基于SG3525的全桥逆变SWPM控制波形电路

2019.08科学技术创新-7-

周勤玲

(中山职业技术学院，广东中山528400)

摘要：本文介绍了基于SG3525的全桥逆变SWPM控制波形电路，包括正弦波发生电路、整流电路、SWPM脉冲产生电路、延时死区调整电路。该电路简单、易于实现，为正弦波逆变器SWPM电路设计提供一种借鉴'

关键词：逆变；正弦波；全桥;SPWM

中图分类号:TP274.2文献标识码：A文章编号:2096-4390(2019)08-0007-02

灵性锁随着电力电子技术的发展，正弦波逆变器得到了广泛的应用。正弦波(SWPM)技术是正弦波逆变的关键技术问题。逆变电源SWPM脉冲产生的方法有很多，如模拟电路、数字电路、数模结合电路等等。目前，市场上主要是模拟控制和单片机控制。用运算放大器组成的模拟SPWM电路复杂。用单片机编程实现的方法,CPU被占用了大量资源，运行效率低。模数混合控制的电路，可靠性和稳定性差叫本文基于SG3525集成芯片设计了一种简单、稳定的SWPM脉冲产生电路。

1主电路结构

纳米铂金全桥逆变器主电路拓扑如图1所示。其基本原理为：当两只对角功率管Q1、Q4或Q2、Q3同时导通时，功率从直流电源侧通过变压器向负载传输。同一桥上、下功率管的驱动信号互补，并有一定的死区时间。逆变桥的功率管QI、Q3由SPWM信号驱动,Q2、Q4由方波驱动。

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图4全桥逆变器主电路拓扑

2开关管驱动控制信号的调制策略

目前，电压型单相全桥逆变器有三种基本的SPWM技术，即双极性SPWM、单极性SPWM、倍频式SPWMo双极性SPWM的总开关频率比单极性高几乎一倍，所以开关损耗、总的谐波畸变率也大一倍。单极性SPWM与倍频式SPWM谐波畸变率相近。本文采用单极性SPWM调制技术，如图2所示，桥臂Q1和Q3在高频互补SPWM信号驱动下导通，桥臂Q2和Q4由方波(与基准正弦波同频同步)驱动导通，在全桥输出端AB形成了SPWM波形。单极性SPWM调制方法如图3所示，载波为锯齿波，调制波为正弦波的全波整流波，载波与调制波比较后得到的信号，经上升沿二分频反相互补后分别得到功率开关QI、Q3的驱动信号。将正弦基准调制电压与参考电压比较后得到的信号，下降沿二分频反相互补后得到功率开关Q2、Q4驱动信号。

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图2单极性调制波形

图3SPWM正弦波调制原理

3SPWM波形的产生方法

SPWM正弦波由集成芯片SG3525和正弦波调制,SG3525芯片由振荡器、PWM比较器、误差放大器、基准电压源、触发器、欠压锁定电路、锁存器和输出驱动等组成。它的输出级采用推挽电路双通道输出，每一通道的驱动电流最大值达500毫安，工作频率最高达400千赫兹。由于它简单可靠，使用方便，灵活大，极大简化了脉宽调制器的设计及调试oSG3525振荡周期T由下式确定：

T=tl+t2=(0.67R1+3R D)C T(1)式中,tl、t2分别为锯齿波的上升和下降时间,C t、R t分别为引脚5和引脚6的外接电容和电阻;R。为引脚5和引脚7之间的外接电阻，以调节死区时间。

由SG3525产生SPWM的工作原理波形如图4所示。振荡器输出的时钟信号触发PWM锁存器(latch)，形成PWM的上升沿，使主电路功率管开通。在PWM比较器反相端第9脚输入基准正弦波信号，该信号与PWM比较器同相端上来自第5脚的锯齿波信号进行比较，产生了SPWM信号，当锯齿波的瞬时值高于正弦波时,PWM比较器翻转，触发PWM锁存器，形成SPWM比较器的下降沿，使功率管关断。F/F

触发器使锁存器的输出分频，得到两个互补的SPWM方波在11脚和14脚输出，其频率是锯齿波的一半叫如11脚和14脚接地,13脚可以输出一个高占空比的反相SPWM信号

。

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图4SG3525产生SPWM工作原理波形图4基准正弦波电路

正弦波基准电压由1片ICL8038生成，如图5所示。ICL8038波形发生器是一个用最少的外部元件就能生产高精度正弦，方形，三角，锯齿波和脉冲波形的单片综合集成电路。当Rl=R2.时，占空比为50%，电路产生的正弦波频率f由下式确定：f=O.33/R|Ci,⑵取Rl=R2=10KC,f=50Hz，求得Cl=660nF，取标称值680nF o

图5正弦波发生电路与全波整流电路

SG3525第5脚产生的锯齿波顶点UH约为3.5伏，谷点UL 约为0.9伏，峰峰值为2.6伏，为了充分利用锯齿波的幅值，采用单极性调制。因此调制的正弦波需要全波整流，再上移0.9V到锯齿波的谷点，再调幅到2.3V后才能和锯齿波相比较。正弦波幅值与锯齿波的幅值比M为调制比,M取0.9o

精密全波整流电路如图5，由精密半波整流U2A和加法器U2B组成。电路整流原理如下：

输入ui>0时,D1截止,D2导通,R5和R8构成反相比例放大器，R5

uo2=-Rg ui=-ui,uo=-uol-2uo2=-ui+2ui=ui;

输入ui<0时,D1导通,D2导通截止，而D1导通保证了运放仍然处于闭环状态，uo2=0V,uo=-uol=ui o

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实验测得1CL8O38产生的正弦波有效值为1.96V(RV3为0时)，经全波整流后为1.75V，再送入图6的正弦波移位调幅电路中放大器U3的同相端,U3放大器的反相端加上负电源，通过R9的调整使正弦整流波向上平移0.9V，通ICL8038的外接电阻RV3调整输出电压幅值，使其等于2.3V O

图6正弦波移位调幅电路

5死区时间调整电路

死区时间调整电路如图7所示，延时电路由二极管D1与电阻、电容、滞回器组成。正弦基准波同时送入两个过零比较器U6、U7的同相端和反相端,U6和U7的输出端得到相位互补的两个方波，分别经反相器U2、U4及各自的延时电路后输出低频方波信号。SG3525第13脚输出的反向SPWM脉冲波，经U3反相器后得到正向SPWM信号，该信号分两路，一路经反相器U5及延时电路后输出SPWM脉冲，另一路直接送入延时电路后输出SPWM脉冲。U9、U10输出带死区的高频SPWM驱动左桥臂的Q1、Q3,U1、U8输出带死区的低频方波动驱动右桥臂Q4、Q2，经驱动电路后，在A、B端得到一个单极的SPWM波形。

图7方波产生与死区调整电路

6结论

本文选择了市场上广泛应用的SG3525PWM集成芯片为基础，根据SPWM脉冲产生的原理，利用精密波形发生器ICL8038芯片产生了基准正弦波，设计了全桥逆变的SPWM波形电路，并进行了分析计算。利用Multisum和Protues进行了仿真测试，验证了设计的可行性和有效性，对高频正弦波逆变器的研制具有参考价值。

参考文献

[1]梁中华，肖丹，杨霞一种基于CPLD的SPWM控制波形生成方法[J].沈阳工业大学学扌艮,2005,(4):187-191.

[2]陆治国.实用电源技术手册磁性元件开关电器分册[M].沈阳：辽宁科学技术出版社

,2007,10:67

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