要的；3.6双闭环可逆直流脉宽调速系统；直流脉宽调速系统的组成如图3-8所示，图中可逆脉；MOSFET所构成的桥式结构，它由四个功率MOS；宽调制器为集成电路SG3525，元件R4、C4、；速度反馈信号，此信号接入速度调节器ASR的反馈输；路的电流波形；第二，起过流保护的作用；动作，关闭脉冲，从而保护功率MOSFET管，电阻；中的截流保护环节；图3-8直流脉
3.6双闭环可逆直流脉宽调速系统
直流脉宽调速系统的组成如图3-8所示，图中可逆脉宽调制变换器主电路系采用
MOSFET所构成的桥式结构，它由四个功率MOSFET管和四个续流二极管组成的双极式PWM可逆变换器，根据脉冲占空比的不同，在直流电机上可得到＋或－的直流电压。脉
宽调制器为集成电路SG3525，元件R4、C4、VD5、R5、C5、VD6构成逻辑延时环节。TG是与直流电动机连动的测速发电机，经过速度变换器FBS后可获得一反映转速变化的
速度反馈信号，此信号接入速度调节器ASR的反馈输入端，G为电压给定器。
回路中的电阻R2有两个作用，第一，可以用来观察波形，其上的电压波形反映了主回
路的电流波形；第二，起过流保护的作用。当R2的电压超过整定值后，过流保护电路
动作，关闭脉冲，从而保护功率MOSFET管，电阻R2其实就是整个直流脉宽调速系统
中的截流保护环节。
直流脉宽调速系统电路图
二极管整流桥把输入的交流电变为直流电，正常情况下，交流输入为220V，经过
整流变为300V直流电，电阻R1为起动限流电阻，在VT1和VT4的源极回路中，串接
两个取样电阻，其上的电压分别反映电流大小的电压，可作为双闭环系统的电流反馈
信号，接到电流调节器ACR的输入端。
如图3-8所示，振荡器的振荡回路由C2、C3、R3构成，Rd作为放电电阻、改变充
电电容的大小即可改变锯齿波的频率，即振荡器的振荡频率。锯齿波信号由振荡电路
产生，作为载波信号Ut，调制信号由可调电位器RP上的电压信号Ur’和外加的给定
信号Ug叠加而成，RP上的电压信号用于确定脉宽调制波的初始占空比，Ug可正可负，用于控制逆变器输出电压的大小和极性，在开环系统中，电压给定器G的输出电压直
接加在Ug上，Ug也可以由模拟或数字调节器的输出来控制，构成闭环自动控制系统。本电路是由模拟的转速、电流调节器来控制的，电压给定器G的输出接在ASR的输入端，Ug由ACR的输出控制。
在可逆变换器中，跨接在电源Us两端的上、下两个功率场效应管经常交替工作，
由于功率场效应管的关断要有一定的时间。在这段时间内功率场效应管并未完全关断，如果在此期间另一个功率场效应管已经导通，则将造成上下两管直通，从而使电源正
负极短路。为了避免发生这种情况，设置了由R、C元件构成的逻辑延时环节。保证在
对一个管子发生关闭脉冲后，延时5μs左右的时间后再发出对另一个管子的开通脉冲。Ua为SG3525的13脚输出占空比可调得脉冲波形(占空比调节范围不小于0.1-0.9)，
经多RC移相后，输出两组互为到相、死区时间为5μs左右的脉冲，经过光耦隔离后，分别驱动四只MOSFET管，其中VT1、VT4驱动信号相同，VT2、VT3驱动信号相同。 在电路中，由电流调节器和电流测量环节构成电流内环，由转速调节器和转速测量环节构成转速外环。两个调节器都是比例、积分调节器，因此，系统能够实现无静差调节。电动机的转速能自动维持在给定的转速下运行。电流环的接入可使闭环系统突加给定起动，此外，电流环还有抑制由电网电压的波动而产生的干扰的作用。要实现可逆运行，只需要改变给定电压的极性即可，不会产生短路现象。
由于直流电机负载的变化会影响到电机转速的波动，当负载增加时，电机转速会瞬间减小，通过速度变换器FBS、转速调节器ASR和电流调节器ACR的作用，ASR输出送至SG3525的信号会使得SG3525的引脚输出的PWM波形的占空比增大，从而加在直流电机电枢两端的电压会相应增大，因此电机转速回升。反之，当负载减轻时，电机的转速上升，SG3525的13脚输出PWM波形的占空比会减少，电机转速下降。因而直流电机转速随负载波动而恒为稳定状态。从而实现了直流电机转速的稳定。
因此可以得出结论的是，双闭环可逆直流脉宽调速系统起动过程的电流和转速波形接近理想快速起动过程的波形;具有很硬的静特性和机械特性;能够快速实现直流电机的正反转控制
双闭环脉宽调速系统
双闭环脉宽调速系统简易原理框图如图4-1，图中可逆PWM变换器主电路系采用MOSFET所构成的桥式结构形式，UPW为脉宽调制器，DLD为逻辑延时环节，GD为MOS管的栅极驱动电路，FA为瞬时动作的过流保护。
二．系统工作原理
速度给定信号G，速度调节器ASR，电流调节器ACR，控制PWM信号产生装置UPM脉宽调制器，DLD单元把一组PWM波形分成两组相差180°的PWM波，用于控制俩组臂。G用以输出0―15V直流给定电压，UPW采用SG3525芯片和部分外围电路构成，SG3525通过改变外接电容电阻的数值，可以产生不同频率的方波信号。改变给顶端电压，可以改变输出电压的占空比，作为PWM控制器的的控制信号。GD的作用是形成四组隔离的PWM驱动脉冲；PWM为功率放大电路，直接给电动机M供电。这样通过改变给定电压就可以对电动机调速了
DLD逻辑延时单元，对PWM控制信号进行延时和整形当被驱动电路为双极式工作制时，为了避免同一相上、下两只功率管直通，需要驱动信号有死区。DLD单元即用来产生具有死区的驱动控制信号。DZS为零速封锁器其输出控制ASR和ACR，当调速系统给定电压为零时确保电动机转速为零，避免运算放大器因零点漂移造成电动机不能停车。
为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节电流和转速，二者之间施行串级连接，把转速调节器的输出当做电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制PWM变换器的触发装置。
三．实验设备及仪器(见图4-2)
1．MCL系列教学实验台主控制屏。
2．MCL―31组件（适合MCL―Ⅲ）。
3．MCL―10组件或MCL―10A组件。
4．电机导轨及测速发电机TG、直流电动机M01。
5．直流发电机M03。
6．双踪示波器。
双闭环直流脉宽调速系统
四．实验步骤
1．SG3525性能测试
（1）用示波器观察“1”端（即SG3525的5脚）的电压波形，波形(1V，20μs)如图4-3为：
（2）用示波器观察“2”端（即SG3525的13脚）的电压波形(5V，20μs)，波形如图4-4为：
13脚的波形
（3）用导线将“G”的“1”和“UPW”的“3”相连，分别调节正负给定，记录“2”端输出的最大占空比(占空比=50%，5V，20μs)的波形如图4-5为：
图4-5 最大占空比时的波形
最小占空比(占空比=13%，5V，20μs)的波形如图4-6为：
最小占空比时的波形
2．控制电路的测试
（1）逻辑延时时间的测试
在上述实验的基础上，分别将正、负给定均调到零，用示波器观察“DLD” 的“1”和“2”端的输出波形(20mv，10μs)，并记录延时时间：
td= 3.8μs
（2）同一桥臂上下管子驱动信号列区时间测试
分别将“隔离驱动”的G和主回路的G相连，用双踪示波器(50mv，20μs)，分别测量VVT1.GS和VVT2.GS以及VVT3.GS和VVT4.GS的死区时间：
tdVT1.VT2= 1.6μs
tdVT3.VT4= 3.6μs
(注意：由于在学院的实验室中，只有MEL-03的三相可调电阻挂箱，而没有MEL-13的测功机挂箱，所以在下列几项实验中提到的额定负载都是由MEL-03挂箱的可调电阻串联直流发电机M03来得到的)
3．开环系统调试
按图4-2接线
（1）电流反馈系数的调试
a．将正、负给定均调到零，合上主控制屏电源开关，接通直流电机励磁电源。 b．调节正给定，电机开始起动直至达1800r/min。
c．给电动机拖加负载，即逐渐减小发电机负载电阻，直至电动机的电枢电流为1A。 d．调节“FBA”的电流反馈电位器，用万用表测量“9”端电压达2V左右。
（2）速度反馈系数的调试
在上述实验的基础上，再次调节电机转速的1400r/min，调节MCL-31（或MCL-III型主控制屏）的“FBS”电位器，使速度反馈电压为5V左右。
（3）系统开环机械特性测定
参照速度反馈系数调试的方法，使电机转速达1800r/min，S4开关拨向“正给定”，改变可调电阻加载旋钮（或直流发电机负载电阻Rd），在空载至额定负载范围内测取6个点，记录相应的转速n和直流发电机电流id，特性曲线见图4-7。
开环正给定高速的数据记录
开环正给定高速的特性曲线
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专利名称大电流频率占空比可调脉冲输出控制电路的制作方法
技术领域本实用新型涉及一种整流器，具体是一种整流器的大电流频率占空比可调脉冲输 出控制电路。
背景技术目前传统整流器的控制电路方式如图(1)所示，该电路控制原理为当接通输入电源时，PWM脉宽控制电路00’ )输出两个互为180度的脉冲驱动信 号，驱动信号控制全桥变换开关组件(1)的对角开关管分别导通及关断，因此两组开关管 交替导通，从而输出一个上下对称的高频脉冲电压。该电压加到变压器( 的原边线圈，通 过变压器O)降压后进行电压整流。变成一个单方向的直流脉冲电压。该电压通过电感 (4. 1’ )和电容(4.2’ )的滤波后，变为平滑的直流电压。直流电压通过取样分压电路后， 加到误差放大器(8)的反相输入端，误差放大器(8)的同相端接基准电压源，通过两端电 压进行比较，输出的误差电压加到PWM控制器(7)的输入端口上。该电压的高低可以改变 PWM控制器(7)输出脉宽的占空比大小，该端口高于基准电压时为全脉宽输出，低于基准电 压时输出脉宽减小到零。因此，误差放大器(8)输出电压可以控制输出直流电压大小，其输 出直流电压由基准电压及取样电阻分压比决定。在直流电压的输出端接有一个电子开关1)，通过控制开关的接通与关断，负 载得到一个跳变的电压。当我们调节电子开关GO. 1)接通与关断的时间，则负载两端是一 个频率及占空比可变的脉冲电压，其幅值约等于直流输出电压。该电路输出波形为纯正脉 冲矩形波，输出波形一般只有平滑直流或方波两种形式，而且其只适合用于小电流输出应 用(如300A以下)。若将其应用于大电流输出应用时，其电子开关1)若用可控硅元件 时，则开关损耗大，整机效率低下，并且把可控硅元件断开电路时，必须将电源关断输出，才 能可彻底关断可控硅元件，控制复杂；若用MOSFET管作为开关管，虽可发减少损耗，但必 须要用多只大电流MOSFET管并联，有时要几十只或上百只并联才满足输出要求，多只并联 会带来电流的均衡问题，使系统可靠性低。因此该控制方式在大电流应用时，结构复杂，并 使整流器体积及重量大大提高。有必要进一步改进。
实用新型内容本实用新型的目的旨在提供一种设计简单合理，大电流整流效果好、输出波形丰 富、可靠性高的大电流频率占空比可调脉冲输出控制电路，以克服现有技术中的不足之处。按此目的设计的一种大电流频率占空比可调脉冲输出控制电路，包括与电源连接 的全桥变换开关组件，其与变压电路的输入端连接，变压电路的输出端并联有PWM脉冲驱 动电路和负载电路，PWM脉冲驱动电路的控制端与全桥变换开关组件的受控端连接，其结构 特征是PWM脉冲驱动电路内部集成脉冲变换装置。所述PWM脉冲驱动电路设置有与变压电路输出端连接的取样分压装置，其与误差 放大器的反相输入端连接；误差放大器的同相输入端依次与脉冲变换装置及基准电压源连接，输出端与PWM控制器连接。所述变压电路包括与全桥变换开关组件输出端连接的变压器，变压器的输出端还 依次连接有整流器和滤波组件。所述滤波组件包括与整流器第一输出端并联的电感，和并联在电感输出端与整流 器第一输出端之间的滤波电容。所述全桥变换开关组件为半桥变换器、或推挽变换器、或正激变换器。通过采用上述技术方案，省去电子开关，提高整机整流效率，有效降低其整机能 耗；输出电流不受电子开关限制，最高可达10000安培电流输出，并且其整备体积与传统开 关电源不变；通过在基准电压上连接脉冲变换装置，使其输出波形接近矩形波且波形丰富， 其与传统整流器控制电路输出波形的效果相同；其还可输出工频全波、脉冲波、三角波、梯 形波以及直流叠加方波等任意波形；本实用新型具有可靠性更高，控制更简单，输出电流更 大、波形更丰富的特点。
图1为传统整流器控制电路的结构示意图。图2为本实用新型一实施例控制电路的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。参见图2，本大电流频率占空比可调脉冲输出控制电路，包括与电源连接的全桥变 换开关组件1，其与变压电路10的输入端连接，变压电路10的输出端并联有PWM脉冲驱动 电路20和负载电路30，PWM脉冲驱动电路20的控制端与全桥变换开关组件1的受控端连 接，其PWM脉冲驱动电路20内部集成脉冲变换装置7。PWM脉冲驱动电路20设置有与变压电路10输出端连接的取样分压装置5，其与误 差放大器8的反相输入端连接；误差放大器8的同相输入端依次与脉冲变换装置7及基准 电压源6连接，输出端与PWM控制器9连接。变压电路10包括与全桥变换开关组件1输出端连接的变压器2，变压器2的输出 端还依次连接有整流器3和滤波组件4。滤波组件4包括与整流器3第一输出端并联的电 感4. 1，和并联在电感4. 1输出端与整流器3第一输出端之间的滤波电容4. 2。其中，全桥变换开关组件1可采用半桥变换器、或推挽变换器、或正激变换器。本实用新型的控制原理为与传统的开关电源工作原理一样，根据控制原理，当基准电压为零时，其输出直流 电压也为零。因此，当我们把基准电压调整为脉冲电压，其幅值为基准电压值时，输出电压 也为原直流电压幅值的脉冲电压。当改变基准脉冲的频率及占空比时，输出直流脉冲的频 率及占空比也相应改变。从而实现其输出波形接近矩形波，甚至可以输出工频全波、脉冲 波、三角波、梯形波以及直流叠加方波等任意波形。由于输出接有电感4. 1和滤波电容4. 2滤波，而电感4. 1和滤波电容4. 2的时间 常数对输出脉冲波形有影响，时间常数大时，电压波形上升慢。电感4. 1和滤波电容4. 2太 小时，输出纹波增大，控制不稳定。因此，在设计时，电感4. 1和滤波电容4. 2的取值及开关 频率大小也是成败的关键。由于有电感4. 1和滤波电容4. 2的存在因素，输出的脉冲频率不能太高，一般在IKHZ频率以下。
权利要求1.一种大电流频率占空比可调脉冲输出控制电路，包括与电源连接的全桥变换开关 组件(1)，其与变压电路(10)的输入端连接，变压电路的输出端并联有PWM脉冲驱动电路 (20)和负载电路(30)，PWM脉冲驱动电路的控制端与全桥变换开关组件的受控端连接，其 特征是PWM脉冲驱动电路内部集成脉冲变换装置(7)。
2.根据权利要求1所述的大电流频率占空比可调脉冲输出控制电路，其特征是所述 PWM脉冲驱动电路00)设置有与变压电路(10)输出端连接的取样分压装置(5)，其与误差 放大器(8)的反相输入端连接；误差放大器的同相输入端依次与脉冲变换装置(7)及基准 电压源(6)连接，输出端与PWM控制器(9)连接。
3.根据权利要求1或2所述的大电流频率占空比可调脉冲输出控制电路，其特征是所 述变压电路(10)包括与全桥变换开关组件(1)输出端连接的变压器O)，变压器的输出端 还依次连接有整流器( 和滤波组件(4)。
4.根据权利要求3所述的大电流频率占空比可调脉冲输出控制电路，其特征是所述滤 波组件(4)包括与整流器(3)第一输出端并联的电感(4. 1)，和并联在电感输出端与整流器 第一输出端之间的滤波电容(4. 2)。
5.根据权利要求4所述的大电流频率占空比可调脉冲输出控制电路，其特征是所述 全桥变换开关组件(1)为半桥变换器、或推挽变换器、或正激变换器。
专利摘要一种大电流频率占空比可调脉冲输出控制电路，包括与电源连接的全桥变换开关组件，其与变压电路的输入端连接，变压电路的输出端并联有PWM脉冲驱动电路和负载电路，PWM脉冲驱动电路的控制端与全桥变换开关组件的受控端连接，其PWM脉冲驱动电路内部集成脉冲变换装置。PWM脉冲驱动电路设置有与变压电路输出端连接的取样分压装置，其与误差放大器的反相输入端连接；误差放大器的同相输入端依次与脉冲变换装置及基准电压源连接，输出端与PWM控制器连接。本实用新型具有整流效率高，整机能耗低、输出电流大、输出波形丰富且可靠性高，控制简单等特点。
文档编号H02M3/28GKSQ
公开日日 申请日期日 优先权日日
发明者李文华, 梁建和, 翁国腾, 蔡建梁 申请人:佛山市顺德区金顺怡电器制造有限公司图1 系统组成框图
　　系统首先由RT8105 构成的DC-DC 电源电路产生稳定的2V 电压，该电压经过一个开关管连接至，通过ATmega16 输出的脉冲波形配合相应的驱动电路控制该开关管的导通和关断，从而在负载上形成与该脉冲波形同频率、同脉宽的脉冲电流。
　　此外，系统中加入了键盘、 和串口。键盘用于设置脉冲电源的频率和占空比，LED 用于显示当前脉冲电源的占空比，便于用户观察。串口用于与PC 机进行连接，用户可通过相应的上位机软件进行设置，该系统工作安全、稳定，操作方便。
　　3.RT8105简介
　　RT8105 是台湾立锜科技股份有限公司生产的电压模式、5V/12V 输入的同步降压式 的DC-DC 控制器。具有以下特点：开关频率为300k，输出PWM波占空比0~100% 可调，其输出的双路为180&的PWM 波可直接驱动所有的低功耗N-，内部自带误差比较器，具有实时过压、欠压、过流保护电路，系统软启动等功能。其内部结构框图如图2 所示。
图2 RT8105内部结构框图
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地址： 电话：(86)774-2826670&最新产品1M多功能函数信号发生器/多功能函数信号发生器参考价格：￥ 品　　牌：北京亚欧产品型号：DP-S996D所在地区：北京 上架时间：&&与企业取得联系时请告知该信息获取自中国教育装备采购网我要分享联系我们$contactus$热门产品产品分类 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 详细说明
1M多功能函数信号发生器/多功能函数信号发生器
型号：DP-S996D
本函数信号发生器，能产生0.6Hz ～ 1 MHz的正弦波、方波、三角波、脉冲波、锯齿波，具有直流电平调节、占空比调节，其频率可数字直接显示。适合在电子、电工等各个领域以及工厂、学校、实验室作为电工，电子及相关课程的教学演示之用。
&& 二、技术指标
1、频率范围：0.6Hz ～ 1 MHz
2、输出波形：正弦波、方波、三角波、脉冲波、锯齿波等
3、输出电压幅度：最大20 Vp~p（可调）；显示误差＜2%
4、衰减器：30 db
5、直流电平：-10 V ~ +10 V
6、占空比：10 ~ 90%（方波）
7、频率误差：≤ ± 5%
8、波形特性：正弦波失真 ≤ 2%
&&&&&&&&&&&& 三角波、锯齿波非线性 ≤ 2%
&&&&&&&&&&&& 方波上升时间≤50us
9、测频范围：10Hz-25MHz；
10、输入灵敏度：≤35mv；当测频超过1v时，需在探头上串接50K-80K电阻；
11、功率输出：3W/8Ω（10 Hz – 20 KHz）
12、电源电压：交流 220 V± 10%；50 Hz
13、环境条件：温度 -10℃ ~ +40℃
&&&&&&&&&&&&& 相对湿度 & 80 %（ + 40℃ ）
&&&&&&&&&&&&
三、版面说明
1、电源开关：（ POWER ）按入开
2、波形选择：正弦波、方波、三角波和锯齿波任意选择
3、衰减器：开关按入时衰减30 db；
4、频率选择分五档：
&&&&&&&&&&& 100档 &&&&&&10Hz - 100Hz
&&&&&&&&&&& 1K档 &&&&&&&100Hz - 1000Hz
&&&&&&&&&&& 10K档 &&&&&&1000Hz - 10KHz
&&&&&&&&&&& 100K档 &&&&&10KHz - 100KHz
&&&&&&&&&&& 1M档 &&&&&&&100KHz - 1MHz
5、频率微调：可调频率覆盖范围10倍
6、占空比调节：当开关拉出时，占空比在10% - 90% 内，连续可调，频率为原来的1/10
7、直流偏移调节：当开关拉出时，直流电平为 -10V - +10V连续可调；&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 当开关按入时，直流电平为零
8、幅度调节：0 – 20 Vp-p任意
9、波形输出：波形输出端
10、频率输入口：测量外输入频率；
11、功放输出口：3W/8Ω（10 Hz – 20 KHz）
四、使用方法
将仪器接入交流220V，50Hz电源，按下电源开关，指示灯亮，本机即进入工作状态：
A、五种函数的波形输出：
&& 1、在“波形选择”中选择所需的波形；
&& 2、在“频率选择”中选择所需的频率；
&& 3、适当调节“频率微调”和“幅度调节”旋钮，即可得到所需的频率和幅度（在两个窗口中均有指示）；
&& 4、需要输出脉冲波时，拉出“占空比调节”开关，调节占空比可获得稳定清晰波形。此时频率为原来的1/10， 正弦波和三角波状态时，可得到锯齿波，需按入“占空比调节”旋钮；
&& 5、需要小信号输出时，需按入“衰减器”；
&& 6、需要直流电平时拉出“直流偏移调节”旋钮，调节直流电平偏移至需要设置的电平值，其它状态时按入“直流偏移调节”旋钮，直流电平将为零。
B、测量外频：按下“测外频“键，再按下“1MHz”或“25MHz”键，即可测量外输入频率；（注：此功能为高灵敏度35MV输入、幅值高于1V时，请加衰减，在探头上串接50K—100K电阻）
C、功放输出：按下“功放开”键，接上喇叭，再按频率选择中的“1K”或“10K”键，调节“频率微调”，即可在喇叭中听到音频的声音，调节“幅度调节”，即可达到所需的功率（响度）
五、注意事项
1、 仪器接入电源之前，应检查电源电压值和频率是否符合仪器要求。
2、& 仪器需预热10分钟后方可使用。
3、& 不得将 & 10V（DC或AC）的电压加至输出端。
4、波形输出口严禁短路。
E-mail：&&&&地址：北京市海淀区北三环西路11号首都体育学院&&&&&&&&&&
北京市公安局海淀分局备案第号　京ICP证050368号　
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