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用PWM放大器实现400Hz电源

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  摘要:介绍了美国ApexMicrotechnolgy公司生产的大功率PWM脉宽调制型放大器的基本工作原理及如何用它来设计400Hz/115V电源的具体方法,并给出它的设计电路图。
  关键词:PWM脉宽调制放大器;LC低通滤波器;SA08
  
  高压大电流PWM混合电路放大器的实用性已经吸引了许多习惯采用线性放大器的工程师。由于PWM脉宽调制放大器的效率为70%到97%,因而有效降低了放大器的内部功耗,减小了散热器及整个系统的尺寸,同时,采用混合电路放大器也提高了整个系统的可靠性和易操作性。
  
  1PWM脉宽调制放大器工作原理
  
  图1显示了一个基本的PWM放大器模型,Vin是一个模拟DC输入,Aout是一个占空比可调的脉冲串,Bout是一个同Aout反相的脉冲串,PWM振荡器决定着脉冲串的频率。实际上,Apex的有些放大器也允许输入外部振荡器信号。当输入信号从小到大变化时,Aout的占空比将从0到100%变化,Bout则从100%到0变化,Aout-Bout是一个同Aout相位相同的脉冲串,但幅度是Vsp-p的2倍。
  
  如果在Aout和Bout之间接一个直流有刷电机,那么,就可以通过输入信号控制电机的转速。若将输入信号设置为输入电压范围的中间电压,则在Aout和Bout上会产生50%占空比的脉冲串,此时电机将静止不动。当Vin达到最大值时,电机将以最高转速旋转,当Vin达到最小值时,电机将按反方向以最高转速旋转。设计时,可以直接将电机连到Aout和Bout上,因为电机绕阻的电感会将脉冲电压转换成直流纹波电流。这样,它的幅度便可用来控制电机的转速,并用极性控制电机的旋转方向,图1中的LC滤波器可用于PWM脉冲的滤波,以确保在负载上获得一个模拟信号。
  
  2SA08放大器的引脚功能
  
  图2是SA08的外形图和引脚排列,各引脚的主要功能如下:
  
  CLKIN:外部振荡器输入脚;
  
  CLKOUT:内部振荡器输出脚,其输出频率为42kHz;
  
  +PWM:内部比较器的同相端;
  
  -PWM/RAMP:内部比较器反相端。SA08放大器可在内部把CLKIN输入振荡器的方波频率进行二分频,然后通过RC网络输入到PWM/RAMP管脚;
  
  GND:信号地;
  
  ILIM/SHDN:关断管脚,可以实现限流及外部关断两种功能;
  
  ISENSEA/ISENSEB:电流采样管脚;
  
  AOUT/BOUT:放大器的两个输出管脚;
  
  Vcc:低压电源,典型值为15V;
  
  Vs:功率电源,电压范围为16V~500V。
  
  3SA08的结构原理
  
  SA08脉宽调制放大器的工作电源最高可达500V,连续工作电流最大为20A峰值电流为28A。42kHz的内部振荡器频率二分频后可作为内部大功率IGBT管的开关频率。在每个半桥下面都有一个电流采样管脚,可以采样电流的大小和方向,以便实现四象限控制。器件在SHDN管脚上输入一个高电平信号可以关断H桥的四个输出IGBT管。同时,SA08内部还具有过流和

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