PWM控制芯片认识及外围电路设计实验.pdf

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1、华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心信号与控制综合实验指导书实验三十五PWM控制芯片认识及外围电路设计实验（电力电子学—自动控制理论综合实验）一、实验原理1．PWM控制电力电子电路控制中广泛应用着脉冲宽度调制技术（PulseWidthModulation,简称PWM），将宽度变化而频率不变的脉冲作为电力电子变换电路中功率开关管的驱动信号，控制开关管的通断，从而控制电力电子电路的输出电压以满足对电能变换的需要。由于开关频率不变，输出电压中的谐波频率固定，滤波器设计比较容易。PWM控制的原理可以简单通过图35-1理解。图中，V1为变换器输出的反馈电压与一个

2、三角波信号Vtri进行比较，比较电路产生的输出电压为固定幅值、宽度随反馈电压的增大而减小的PWM脉冲方波，如图中阴影部分所示。若将该PWM方波作为如图35-2所示的直流降压变换器的开关管的驱动信号，当输出电压升高时，输出电压方波宽度变窄，滤波后输出直流电压降低，达到稳定到某一恒定值的目的。VtriV1Vtri+tV1−图35-1PWM控制原理Buk电路(+)Uo图35-2直流－直流降压变换电路(Buck电路)由PWM控制的原理可知，实现PWM控制应该具备以下条件：(1)有三角波或阶梯波这样具有斜坡边的信号，作为调节宽度的调制基础信号；从图35-1可以知道，三

3、角波的频率就是使图35-2中开关管通断的开关频率。(2)有比较器以便将调制基础信号和反馈电压信号进行比较产生PWM信号；集学科优势--求改革创新19华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心信号与控制综合实验指导书(3)对反馈电压幅度的限制门槛电压，以使反馈电压不至于超过三角波最高幅值或低于三角波最低值。一旦超出其最高值或低于最低值，2个信号没有交点，将出现失控情况；(4)若同时需要控制多个开关管，尤其是桥式电路的上下桥臂上的一对开关管时，应具有死区电路。死区即上下桥臂的两个开关管都没有开通脉冲、都不导通的时间，以便待刚关断的开关管经历恢复时间完全关断后，再

4、让另一开关管开通；(5)有反馈控制环节（即恒定的电压给定、误差放大器及调节器（或校正环节）、功率放大电路）；(6)按照一定逻辑关系开放脉冲的逻辑控制电路。按照上述原则，已经有很多集成的PWM控制芯片面世，在芯片上集成了PWM控制的许多环节，结合芯片的外围电路，具备了所有的PWM控制功能。采用集成方式实现PWM控制，具有很多优越性，不仅成本和体积上具有优势，而且在降低电磁干扰、降低设计难度上也有明显的优点。本综合实验主要采用比较常用的PWM集成芯片TL494，下面给出了有关它的介绍以及基本设计原则。其它常用的PWM芯片如CW3524等，详见本实验附录，或自行查

5、询相关资料，以便完成设计。2．集成PWM控制芯片TL494及外围电路介绍TL494是美国德克萨斯公司研制的PWM芯片，16端双列直插形式，具有两路输出（从Ta、Tb两个开关管输出）。它将PWM控制所需要的功能，包括控制器（误差放大器等），都集成到一片芯片上，加上外围电路，组成了比较完善的PWM控制器。图35-3是其电路功能方框图。其引脚说明及外围电路如下。(1)芯片电源12端接输入工作电压V，7端接地。工作电压由于电路的实际情况不同而在一定CC范围内变化。能工作于较宽的电源电压范围是PWM控制芯片的一大特点，使它可以方便地应用于各种场合。芯片内部还有一个稳压

6、电源，将芯片12端输入的供电电源变换成稳定的5伏直流电压，供内部各电路用，也可供作为控制器（调节器）的标准给定电压，从14端引出。(2)输出方式控制端——13端：①若13端接地、V13为低电位时，P=0，D=0，E=0，G1=C=G2，Ta、Tb两路输出相同，如图35-3中所示，即单路输出。若实验电路中只需要驱动一个开关管，则将13点接地用单路输出；若将两路并联可扩大输出容量。②若13端接+5V（可接芯片内的稳压直流5V电源），V13为高电位时，P=1，G=Q+C，G=Q+C：12集学科优势--求改革创新20华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心信号与控

7、制综合实验指导书在C=1时，G1=0，G2=0，Ta，Tb都截止，无驱动信号；若C=0，Q=0时，G1=1，驱动Ta，G2=0，Tb截止；若C=0，Q=0时，G2=1，驱动Tb，G1=0，Ta截止。这时G1、G2的输出相差180°，为双路输出，可供作桥式电路的上下开关管的驱动脉冲。双路输出时G1、G2的电位或Ta、Tb的通、断状况与片内的R-S触发器状态有关。13RT6PDG1Ta8G1S1RTQ驱触9C振荡器CKC动T5锯齿波发CEG2Tb11电VBT器G2S2BQ路+15VvCT死区时间与门C10−比较器起动和保C040.12V3+J护电路V－＋C40.

8、7+VR0CTC=J+K−死区－＋4或门时间+K+V