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基于SG3525的电机刹车系统电源设计

钜大LARGE  |  点击量:145次  |  2020年06月20日江苏快3  

摘要
近年来,功率电子器件、PWM技术在电子技术方面及电源系统上的应用越来越成熟。本文采用SG3525控制器设计电机刹车系统的脉冲电源,其是目前较为理想的一种电机刹车系统电源。该电路具有体积小、控制方便、系

近年来,功率电子器件、pWM技术在电子技术方面及电源系统上的应用越来越成熟。本文采用SG3525控制器设计电机刹车系统的脉冲电源,其是目前较为理想的一种电机刹车系统电源。该电路具有体积小、控制方便、系统稳定、性能可靠等特点。


1SG3525的结构及重要性能


SG3525是电流控制型pWM脉宽调制控制器,其不仅可通过调节外接电阻大小的方式来调节死区时间,还具有软起动方式和脉冲控制封锁保护等功能。通过调节SG3525第5脚上CT的电容和第6脚上RT的电阻,便可改变输出控制信号pWM的频率,调节第9脚COMp的电压可改变输出脉宽,通过以上功能可大幅改善开关电源的动态性能,并简化控制电路的设计。其外接电路结构简单且使用方便,输出驱动为拉输出形式,新增了驱动能力。内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、锁存器。此外,其还具备过流保护功能,频率可调,同时能限制最大占空比。其内部结构如图1所示。


13脚的输出电压Vc作为基准电压调整器15脚的输入电压。当Vc>8V时,基准电压调整器的16脚输出幅值为5.1V、精度为+1%。当Vc8V时,基准电压调整器的输出降低、精度也会下降。由于芯片内部有欠压锁定器的存在,当15引脚出现欠压时,欠压锁定器输出一个高电平。经过一个或非门后变为一个低电平输入到T1和T5的基极,使T1和T5关断,13脚输出为Vc,11脚和14脚脉冲禁止。功率驱动电路输出至功率场效应管的控制脉冲消失,变换器无电压输出,从而实现了欠压锁定保护的目的。


SG3525内部的晶体管T3基极通过一个电阻与芯片的10脚相连,当系统有过流信号时,输出一个高电平经过电阻与欠压锁定的输出端的或非门相连,结果也导致11脚和14脚的输出禁止,达到保护的目的。


芯片的软启动功能重要是由8脚的外接电容C3和晶体管T3实现。当系统出现欠压时,系统的欠压锁定器输出一个高电平到T3的基极,使T3导通,此时C3开始放电。当C3电压放到为零时,pWM比较器输出一个高电平,经过pWM锁存器后,此高电平接到两个或非门,使T1和T5截止,11脚和14脚脉冲禁止。当过压信号正常时,欠压锁定器输出的低电平使T3截止,C3缓慢充电。当C3充电至高电平时,pWM比较器输出低电平,经pWM锁存器后,使T1和T5恢复正常工作状态。


2系统结构设计


SG3525芯片要的供电电流较小,为十几mA,所以其供电电源由24V电源通过稳压芯片78M15由24V转为15V供给。通过对5脚、6脚和7脚设置11脚和14脚的输出频率。出现的两路方波信号分别控制两个MOSFET管,接到脉冲变压器的输入两端。脉冲变压器的输入端中间触头接由24V转化而来的15V电源,脉冲变压器的两个输出分别接两个IGBT,从而对由380V交流电压经整流桥整流后的540V直流电压进行斩波,形成电机所需的额定电压。电机得电后刹车系统松离,电机运行;失电时呈抱死状态,电机停止运行。系统结构如图2所示。


2.1驱动设计


如图2所示,系统以SG3525为主控制芯片,通过设置5脚、6脚和7脚的电阻和电容的参数,控制芯片的输出方波频率。11脚和14脚方波输出频率为3脚振荡器锯齿波的1/2。振荡器输出频率为f,11脚和14输出的频率为f0


f=1/[CT(0.7RT+3RD)](1)


fo=f/2(2)


其中,CT,RT和RD分别为5脚外接电容C9,6脚外接电阻R20和5脚与7脚之间跨接的电阻R39。考虑到IGBT的开关损耗和脉冲变压器的体积大小,选C9=2.4nF,R20=10kΩ,R39=100Ω,可得到11脚和14脚的输出频f0=30kHz。


电路的软启动电容C10为4。7F,只有当此电容充电到控制芯片8脚为高电平时,芯片才能正常工作。11脚和14脚构成推挽式输出,两个MOSFET管依次导通和截止。当Q2门极为高电平时,Q2导通,此时Q3截止。脉冲变压器中问触头15V电源通过变压器的上半部分和Q2形成回路。此时,脉冲变压器的输出端同名端5脚和1脚出现约15V的电压,此电压通过滤波后可驱动IGBT导通;当Q2门极为低电平时,Q2截止,此时Q3门极为高电平,Q3导通。脉冲变压器的中间触头15V电源通过脉冲变压器下半部分和Q3形成回路。此时,脉冲变压器输出端6脚和2脚出现约15V的电压,此电压加到IGBT的发射极上,使IGBT能够可靠截止。


2.2整流电路


系统整流电路如图3所示,三相交流电经EMI滤波电感滤波后,大幅减小了交流成分出现的电磁干扰,同时也防止出现了谐波干扰。在EMI输出端接入一个小容量耐高压的无感电容,消除高频干扰。为了提高电容的容量和耐压值,在整流桥输出端接两个并联的耐高压的大电容,C20和C27的容量要足够大,以减小输出电压的纹波和低频振荡。但C20和C27不能无限大,为了达到系统输出电压纹波输出要求,此电容应满足


式中,C为滤波电容,单位为F;f为整流电路脉冲频率,单位Hz;U为整流电路最大输出电压,单位V;I为整流电路最大输出电流,单位A。ACv为纹波系数,单位是%。


江苏快32。3BUCK电路


电机制动系统是在电机的尾部有一个电磁报刹系统,当电磁报刹系统得电时,刹片分离,电机运行;失电时,报刹片在弹簧的用途下使电机制动。所选刹车的励磁线圈的额定电压为直流190V,额定电流为0.55A。而系统的电源为AC380V交流电,所以必须要经过整流和降压后,使输出的电压约为190V直流电时,才能保证电机能正常运行。


在系统结构图2中,斩波降压电路选用的开关管为IGBT,选用两IGBT,提高了系统的可靠性。380V交流电源通过三相硅桥整流为540V直流电压后接到IGBT的集电极,发射极接滤波电感和电容,门极接脉冲变压器的输出端,作为IGBT的驱动。负载为直流电机的线圈,所选的直流电机的额定电压为190V,所以要求方波信号的占空比为

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