基于SG3525的電機(jī)剎車系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)

(1)濾波電感。在此設(shè)計(jì)中必須保證在任何情況下，電感電流連續(xù)，電流變化量△I越小，最小平均電流也越小，要求的電感量L越大。在一定的紋波電壓的要求下，輸出電容可以減小。在工程上，通常選擇△I=0.2L，電感大小需要滿足

(2)濾波電容。電感的紋波電流流入到輸出濾波電容，引起輸出電壓紋波。為減小輸出電壓的紋波和直流電壓的低頻振蕩，濾波電容的選擇尤為重要。輸出濾波電容與它的等效串聯(lián)電阻的乘積滿足CResr≥T/2，T為開關(guān)周期，輸出紋波主要由Rers決定。若輸出電壓紋波峰峰值為△Upp，則電容大小需滿足C≥65×△I×10-6/Upp (6)

2.4 過流保護(hù)回路

系統(tǒng)的過流保護(hù)回路是通過在系統(tǒng)主回路上串接一個(gè)0.2Ω/2 W的高精電阻作為電流檢測(cè)，在此電阻的輸入端進(jìn)行采樣，將采樣信號(hào)輸入到線性光耦PC817(G1)中，PC817的輸出端接到SG3525的10腳上。當(dāng)系統(tǒng)電流過大時(shí)，光耦PC817發(fā)光二極管導(dǎo)通，輸出一個(gè)高電平到SG3525的10腳禁止11腳和14的方波輸出，使脈沖變壓器和IGBT都停止工作。電機(jī)負(fù)載線圈失電，剎片在彈簧的作用下將電機(jī)轉(zhuǎn)子抱死，從而達(dá)到了保護(hù)的目的。設(shè)計(jì)的過流保護(hù)回路，省略了電流檢測(cè)元件和電流互感器，大幅簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)電路，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的強(qiáng)電和弱電部分進(jìn)行隔離，較好地防止了強(qiáng)弱電之間的干擾，并增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。

2.5 穩(wěn)壓輸出回路

系統(tǒng)的穩(wěn)壓回路是在負(fù)載線圈的兩端進(jìn)行采樣，如圖2所示。采樣信號(hào)輸入到光耦PC817(G2)中，輸出則通過分壓電路，得到一個(gè)與SG3525參考端相等的電壓信號(hào)，輸入到SG3525的同相輸入端。當(dāng)負(fù)載電壓變大時(shí)，光耦發(fā)光二極管的亮度增強(qiáng)，光耦導(dǎo)通，傳輸?shù)捷敵龆说碾娏骶€性增大。輸出端采樣點(diǎn)的電壓信號(hào)隨著光耦的增大而減小，SG3525內(nèi)部電壓比較器的同相輸入端電壓減小，輸出低電平，控制PWM的占空比，使11腳和14腳的輸出方波的占空比減小，負(fù)載線圈的平均電壓減小，形成負(fù)反饋，使負(fù)載線圈兩端電壓回到額定值。

3 仿真結(jié)果

在仿真軟件Saber上搭建仿真電路，輸入電壓為三相AC380 V+5%，輸出電壓為DC190 V，輸出電流0.55 A，輸出功率額定功率為105 W，開關(guān)頻率為30 kHz。SG3525的11腳和14腳仿真波形如圖4所示，11腳和14腳輸出的方波相位差為180°。此兩路輸出直接驅(qū)動(dòng)MOS管，再通過脈沖變壓器驅(qū)動(dòng)IGBT，仿真輸出波形如圖5所示，系統(tǒng)的輸出電壓在經(jīng)過一段時(shí)間后基本在190 V趨于穩(wěn)定，電壓波動(dòng)較小。在實(shí)際測(cè)量電機(jī)正常運(yùn)行給剎車系統(tǒng)線圈電壓時(shí)，其電機(jī)正常工作電壓在150～280 V，所以此電壓波動(dòng)可忽略，達(dá)到了預(yù)期效果。

同時(shí)在設(shè)計(jì)系統(tǒng)PCB時(shí)，由于此系統(tǒng)涉及到380 V的交流電和系統(tǒng)主控芯片的電源系統(tǒng)，而系統(tǒng)的控制信號(hào)部分均為弱電，所以在進(jìn)行PCB布局時(shí)，必須要考慮強(qiáng)電和弱電之間的干擾，盡量將強(qiáng)電電源部分布局在PCB板的一側(cè)，弱電在另一側(cè)，中間可通過在板上打孔或開槽以減小強(qiáng)弱電之間的于擾。在采樣部分，光耦PC817既作信號(hào)的傳遞又作隔離，其布局在強(qiáng)弱電的分界的位置。布線時(shí)，電源線和地線盡量加寬，中間還涉及模擬地和數(shù)字地，此兩者也需分開布線。主控信號(hào)的走線也應(yīng)適量加寬，以保證信號(hào)準(zhǔn)確傳輸。

4 結(jié)束語

介紹了一種基于SG3525控制器的推挽式電機(jī)剎車系統(tǒng)開關(guān)電源的硬件設(shè)計(jì)，通過推挽式的電路設(shè)計(jì)，不僅克服了外圍硬件驅(qū)動(dòng)復(fù)雜的問題，還有效提高了系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)能力，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性能良好，且輸出穩(wěn)定。此外，其硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，在印制電路板上的布局和布線方便，因此具有較高地實(shí)用潛力。