pwm逆变器的设计

模拟芯片SG3525：PWM驱动设计

SG3525是一款广泛应用的PWM控制器，由多家制造商生产，如ST Microelectronics、Fairchild Semiconductors、On Semiconductors等。它广泛用于DC-DC转换器、DC-AC逆变器、家用UPS系统、太阳能逆变器、电源、电池充电器等众多应用。在进行详细描述和应用前，我们先来看看其框图和引脚布局。

SG3525的引脚介绍如下：

1. 引脚1（反相输入）和2（非反相输入）是板载误差放大器的输入，实现对PWM关联的“反馈”的占空比的增加或减少。

2. Pin1和Pin2用于负反馈，实现输出的稳定。当INV IN和NINV IN电压相等时，SG3525产生的占空比不再变化。通过调整电路输出到INV IN，NINV IN接到VREF，可实现INV IN跟随VREF。通过调整分压比例实现对输出的稳压控制。

3. Pin5连接电容CT再接地，Pin6连接电阻RT再接地，Pin7和Pin5之间接电阻RD用于电容CT放电，决定死区时间。PWM的频率取决于定时电容和定时电阻。定时电容（CT）连接在引脚5和地之间。定时电阻（RT）连接在引脚6和地之间。引脚5和7（RD）之间的电阻决定了死区时间（也会稍微影响频率）。频率与RT、CT和RD的关系如下：

4. 频率公式：RT和RD以Ω为单位，CT以F为单位，f以Hz为单位。RD的典型值在10Ω至47Ω范围内。可用值的范围（由SG3525制造商指定）为0Ω至500Ω。RT必须在2kΩ至150kΩ范围内。CT必须在1nF（代码102）至0.2μF（代码224）范围内。振荡器频率必须在100Hz至400kHz范围内。

5. PIN8是软起动功能，连接在引脚8和地之间的电容提供软启动功能。电容越大，软启动时间越长。这意味着从0%占空比变为所需占空比或最大占空比所需的时间更长。通过调整分压比例实现对输出的稳压控制。

6. PIN16是电压参考部分的输出，SG3525包含一个额定电压为+5.1V的内部电压参考模块，经过调整可提供±1%的精度。此参考通常用于向误差放大器提供参考电压，以设置反馈参考电压。它可以直接连接到其中一个输入，也可以使用分压器进一步降低电压。

7. PIN15是VCC芯片供电引脚，使SG3525运行。VCC必须在8V至35V范围内。SG3525具有欠压锁定电路，当VCC低于8V时，该电路可阻止运行，从而防止错误操作或故障。

8. PIN13是VC驱动电压，引脚13是SG3525驱动器级的电源电压，连接到输出图腾柱级中的NPN晶体管的集电极。因此得名VC。VC必须在4.5V至35V的范围内。输出驱动电压将比VC低一个晶体管的电压降。因此，在驱动功率MOSFET时，VC应在9V至18V的范围内（因为大多数功率MOSFET需要至少8V才能完全导通，并且最大VGS击穿电压为20V）。对于驱动逻辑电平MOSFET，可以使用较低的VC。必须小心确保不超过MOSFET的最大VGS击穿电压。同样，当SG3525输出馈送到另一个驱动器或IGBT时，必须相应地选择VC，同时牢记馈送或驱动设备所需的电压。当VCC低于20V时，通常将VC连接到VCC。

9. PIN12是接地连接，应连接到电路接地。它必须与其驱动的设备共用接地。

10. PIN11和PIN14是输出，驱动信号将从这些输出中获取。它们是SG3525内部驱动器级的输出，可用于直接驱动MOSFET和IGBT。它们的连续电流额定值为100mA，峰值额定值为500mA。当需要更大的电流或更好的驱动时，应使用使用分立晶体管的进一步驱动器级或专用驱动器级。同样，在驱动导致SG3525功率耗散和发热过多的设备时，应使用驱动器级。当以桥式配置驱动MOSFET时，必须使用高低侧驱动器或栅极驱动变压器，因为SG3525仅设计用于低侧驱动。

11. PIN10是高电平时快速关断，通常接低电平。引脚10为关机。当此引脚为低电平时，PWM启用。当此引脚为高电平时，PWM锁存器立即设置。这为输出提供了最快的关机信号。同时，软启动电容器通过150μA电流源放电。关闭SG3525的另一种方法是将引脚8或引脚9拉低。但是，这不如使用关机引脚那么快。因此，当需要快速关机时，必须向引脚10施加高信号。此引脚不应悬空，因为它可能会拾取噪声并导致问题。因此，此引脚通常通过下拉电阻保持在低电平。

12. PIN9为补偿，与PIN1一起用于补偿反馈信号。引脚9为补偿，可与引脚1配合使用，提供反馈补偿。

在了解了每个引脚的功能后，我们来设计一个实际应用电路。为了设计一个以50kHz运行的电路，驱动MOSFET（采用推挽配置），该MOSFET驱动铁氧体磁芯，然后升压高频交流电，然后整流和滤波，以产生290V稳压输出直流电，可用于运行一个或多个CFL。电路设计包含以下参数和步骤：

1. 电源电压已提供，并已接地。VC已连接到VCC。在电源引脚上添加了一个大容量电容器和一个去耦电容器。去耦电容器（0.1μF）应尽可能靠近SG3525。始终在所有设计中使用它。也不要省略大容量电容器，尽管您可以使用较小的值。

2. 引脚5、6和7提供了死区时间。在引脚6和地之间连接RT，在引脚5和地之间连接CT。RD=22Ω，CT=1nF（代码：102），RT=15kΩ。这给出了振荡器频率：由于振荡器频率为94.6kHz，开关频率为0.5*94.6kHz=47.3kHz，这足够接近我们的目标频率50kHz。如果需要50kHz的精度，可以使用电位器（可变电阻器）与RT串联并调整电位器，或者使用电位器（可变电阻器）作为RT，尽管我更喜欢第一种方法，因为它允许微调频率。

3. 引脚8提供了一个小型软启动电容，避免使用过大的软启动，因为使用CFL时，占空比缓慢增加（因此电压缓慢增加）会导致问题。

4. 引脚10通过上拉电阻上拉至VREF。因此，PWM被禁用并且不运行。但是，当开关打开时，引脚10现在处于接地状态，因此PWM被启用。我们利用了SG3525关机选项（通过引脚10），开关就像一个开/关开关。

5. 引脚2连接至VREF，因此电位为+5.1V（±1%）。转换器的输出通过电阻为56kΩ和1kΩ的分压器连接至引脚1。电压比为57:1。在反馈“平衡”时，引脚1处的电压为5.1V，这也是误差放大器的目标-调整占空比以调整引脚1处的电压，使其等于引脚2处的电压。因此，当引脚1处的电压为5.1V时，输出电压为5.1V*57=290.7V，这足够接近我们的290V目标。如果需要更高的精度，可以将其中一个电阻器替换为电位器或与电位器串联，并调整电位器以提供所需的读数。

6. 引脚1和9之间的电阻和电容的并联组合提供反馈补偿。反馈补偿是一个大话题，这里不详细讨论。

7. 引脚11和14驱动MOSFET。栅极上串联有电阻，用于限制栅极电流。栅极至源极的电阻可确保MOSFET不会意外开启。

总之，参考《EDA设计智汇馆高手速成系列_SABER电路仿真及开关电源设计》，也有SG3525的Saber仿真实例。搬运链接：Using the SG3525 PWM Controller - Explanation and Example: Circuit Diagram / Schematic of Push-Pull Converter

为什么逆变器要用spwm技术?

逆变器为何采用SPWM技术，关键在于其能显著提升输出正弦波的纯净度和效率。普通PWM技术通过固定幅值的调制波与三角载波相交，产生方波输出，虽能改变输出频率，但因高次谐波丰富，正弦波质量受限。SPWM技术则利用正弦规律变化的占空比，通过ADC将模拟正弦信号截取三角波载波，生成SPWM信号。DAC驱动逆变器，结合滤波，最终产出低谐波、高纯净度的正弦波。

SPWM技术的两个核心元素是占空比和频率。占空比随正弦波幅度变化，频率则与三角载波同步。这种技术利用计算机和单片机的计算能力实现占空比和频率的精准调整，有效避免了谐波的产生。通过SPWM驱动逆变器，原始信号经过斩波、逆变处理，最终转化为高频大功率的正弦交流电。该技术在电机控制、电能变换及并网等领域应用广泛，特别适合对谐波要求严格的场合，如电能质量领域，能够显著提高效率和稳定性。

在电力电子应用中，SPWM技术能显著减少谐波，提高输出正弦波的纯净度，尤其在电机驱动、逆变器设计中得到广泛应用。同时，矢量PWM（SVPWM）技术引入相位信息，用于驱动三相正弦交流电，进一步优化了逆变器的性能和输出质量。

SPWM技术的实践操作涉及到硬件和软件两部分。硬件方面，通过比较三角波与正弦波来生成SPWM信号；软件方面，利用单片机输出PWM波，并通过定时器或Epwm模块生成三角波，进而产生SPWM信号。在实际应用中，SPWM的生成与操作步骤通常包含生成载波、生成正弦波并进行比较等关键步骤。

总体而言，SPWM技术通过优化逆变器输出的正弦波质量，显著提升了其在电机控制、电能变换及电力并网等领域的性能和效率，是现代电力电子技术中不可或缺的核心技术之一。

什么叫逆变器中的PWM调制方法

在逆变器中，为了高效且稳定地输出电压，人们发明了PWM（脉宽调制）调制方法来控制电压。

1. PWM调制通过控制上下臂开关管的脉冲宽度来达到控制输出电压的目的，但其精度相对较低。

2. 在高精度要求的环境下，除了调整上下臂的脉宽外，还对下臂的ON状态进行进一步的PWM调制，以实现精确控制输出电压。

图示说明：

- 第一个图展示了一般的PWM信号，其中上下臂的脉宽相同。

- 第二个图展示了经过PWM调制后的信号，显示了更精确的控制。

pwm逆变原理PWM技术的基本原理

随着电子技术的不断进步，众多的PWM技术应运而生，如相电压控制PWM、脉宽PWM、随机PWM、SPWM和线电压控制PWM等。本文主要聚焦于脉宽PWM技术在镍氢电池智能充电器中的应用。该方法的核心是利用脉冲宽度均等的脉冲列作为PWM波形，通过调整脉冲周期实现调频，而改变脉冲宽度或占空比则可以实现调压。通过精确的控制手段，可以确保电压和频率的协调变化，从而达到控制充电电流的目的。

PWM脉宽调制技术的核心在于调整脉冲宽度以控制输出电压，同时通过调节脉冲周期来控制输出频率。这种技术的优势在于可以独立于中间直流环节进行调压和调频，从而加快了响应速度并改善了动态性能。由于输出为等幅脉冲，只需要恒定的直流电源，可以使用不可控整流器替代相控整流器，显著提升了电网侧的功率因数。此外，PWM逆变器的应用还能有效抑制或消除低次谐波，配合自关断器件，可以将开关频率提高，输出波形接近理想的正弦波，这在电力质量控制方面具有显著优势。

说明一下电机控制的逆变器是如何通过pwm技术调整输出三相交流电的频率和电压

一、复合型AC-AC电路

复合型AC-AC电路能够实现三相输出电压的幅值和频率的同时改变。这种电路在交流电机调速、变频器和其他需要调节电压和频率的应用中非常重要。

二、如何改变幅值和频率

1. 改变幅值：

幅值的改变通常通过脉冲宽度调制（PWM）技术实现。控制电路将输入信号转换为PWM信号，通过调整脉冲宽度来控制输出电压的幅值。具体操作是，控制电路接收输入信号，并将其转换为脉冲信号，随后通过改变脉冲宽度来调整输出电压的幅值。

2. 改变频率：

频率的改变则通常通过变频器实现。控制电路首先将输入电源转换为直流电源，然后将直流电源转换为频率可调的交流电源，以此来控制输出电压的频率。具体来说，控制电路接收到输入电源，并将其转换为直流电源，随后再将直流电源转换为频率可调的交流电源，从而实现输出电压频率的控制。

三、需要注意的问题

复合型AC-AC电路的控制电路设计复杂，需要精确的控制算法和电路设计。此外，电路在实际运行中可能会遇到噪声、温度等问题，因此在设计和使用时需要特别注意这些问题。

四、举例说明

以一种基于PWM和变频器的电路设计为例，可以说明如何实现三相输出电压幅值和频率的同时改变。该电路主要由PWM模块、直流-交流变换模块和变频器模块组成。

1. PWM模块：

PWM模块负责控制输出电压的幅值。它接收控制信号，并将输入电压转换为PWM信号。通过调整PWM信号的占空比，可以实现输出电压幅值的控制。

2. 直流-交流变换模块：

直流-交流变换模块负责将PWM信号转换为交流电压。它接收PWM信号和直流电源，并使用逆变器将直流电源转换为可控制的三相交流电压输出。

3. 变频器模块：

变频器模块负责控制输出电压的频率。它接收控制信号，并将输入电源转换为频率可调的交流电源。变频器模块可以采用多种技术实现，如电压-频率（V/F）控制技术或矢量控制技术。

通过上述三个模块的协同工作，可以实现三相输出电压幅值和频率的同时改变。例如，通过增加PWM信号的占空比来增加输出电压的幅值，或者通过改变变频器的频率来改变输出电压的频率。

PWM的逆变原理是什么

PWM脉宽调制是一种通过改变脉冲宽度来控制输出电压的技术，同时通过改变脉冲的调制周期来控制输出频率。这种技术使调压和调频两个作用能够协调一致，并且与中间的直流环节无关，从而加快了调节速度，改善了动态性能。由于输出等幅脉冲只需恒定直流电源供电，因此可以使用不可控整流器代替相控整流器，大大改善了电网侧的功率因数。PWM逆变器能够抑制或消除低次谐波，并且由于使用自关断器件，开关频率可以大幅度提高，使得输出波形非常接近正弦波。

PWM变频电路具有以下特点：可以得到接近正弦波的输出电压；整流电路采用二极管，获得接近1的功率因数；电路结构简单；通过对输出脉冲宽度的控制改变输出电压，加快了变频过程的动态响应。目前，通用变频器几乎都采用PWM控制方式，因此有必要介绍PWM控制的原理。

PWM基本原理是通过对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需的波形。在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次斜波谐波少。根据采样控制理论，冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上，其效果基本相同。冲量即指窄脉冲的面积，这里所说的效果基本相同，是指该环节的输出响应波形基本相同。

根据上述理论，可以用不同宽度的矩形波来代替正弦波，通过对矩形波的控制来模拟输出不同频率的正弦波。例如，将正弦半波波形分成N等份，就可将正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于π/N，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果将上述脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合，且使矩形脉冲和相应正弦部分面积（即冲量）相等，就得到一组脉冲序列，这就是PWM波形。可以看出，各脉冲宽度是按正弦规律变化的。根据冲量相等效果相同的原理，PWM波形和正弦半波是等效的。

在PWM波形中，各脉冲的幅值是相等的。要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按同一比例系数改变各脉冲的宽度即可。因此，在交-直-交变频器中，整流电路采用不可控的二极管电路即可，PWM逆变电路输出的脉冲电压就是直流侧电压的幅值。根据上述原理，在给出了正弦波频率、幅值和半个周期内的脉冲数后，PWM波形各脉冲的宽度和间隔就可以准确计算出来。按照计算结果控制电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的PWM波形。

pwm逆变电路的常用控制方法有两种,一是 ;二是 。

PWM逆变电路的控制手段主要分为两种：计算法和调制法。调制法分为异步调制和同步调制两种。PWM逆变技术的优势在于能够精确控制输出电压，实现简单的结构设计，并在充电过程中对电流进行精确控制。PWM技术通过调节脉冲宽度来控制输出电压，同时通过改变脉冲的调制周期来调整输出频率。随着电子技术的进步，出现了多种PWM技术，包括相电压控制PWM、脉宽PWM、随机PWM、SPWM、线电压控制PWM等。本文主要介绍的是在镍氢电池智能充电器中应用的脉宽PWM法。这种方法通过等宽脉冲序列实现PWM波形，通过调整脉冲序列的周期来调节频率，通过改变脉冲宽度或占空比来调节电压。适当的控制策略可以使电压和频率同步变化。通过调整PWM周期和占空比，可以实现充电电流的精确控制。这种方法能够协调调压和调频的作用，与中间直流环节无关，从而提高调节速度和动态性能。由于输出为等幅脉冲，只需恒定直流电源供电，因此可以使用不可控整流器替代相控整流器，显著提高电网侧的功率因数。PWM逆变器能够有效抑制或消除低频次谐波，同时由于使用了自关断器件，开关频率大幅提高，输出波形可以非常接近正弦波。

单相逆变器中开关管桥臂为什么要用互补pwm，能不能一个开关管用pwm，另三个开关管状态固定？

单相逆变器中，开关管桥臂使用互补PWM的主要目的是确保电路在正负半周期都能正常工作，实现双向电流流动。这种调制方式避免了在一个周期内同时开通两个开关，从而减少了开关损耗，提高了效率。

互补PWM属于双极性调制的一种。其关键在于，开关管S1和S2在一个周期内互补动作，而S3和S4则保持常开或常闭状态。这样，正半周期电流通过S3的反并联二极管续流，而负半周期通过S1的反并联二极管续流。这种设计使得电路能够高效地工作。

如果仅使用单一的PWM信号控制一个开关管，而其他三个开关管的状态固定，这种配置则无法实现互补动作。在正半周期，S1和S2的互补PWM动作会带来电流的双向流动，但若其他开关管状态固定，如S3常开，S4常闭，将导致电路无法实现完整的调制周期，进而影响逆变器的工作性能。

实际上，采用互补PWM的单相逆变器更适合非功率因数为1的工作状态。例如，在功率因数接近1的情况下，你的方法可能可行，但在功率因数较低时，这种配置无法提供稳定的工作状态。因此，采用互补PWM的单相逆变器具有更广泛的适用性。

对于更深入的理解，可以参考相关博士论文，该论文详细探讨了单相逆变器中互补PWM的应用及优缺点：http://wenku.baidu.com/view/b13bd1fd6137ee06eff9186a.html。

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