基于SG3525的電機剎車(chē)系統電源設計

(1)濾波電感。在此設計中必須保證在任何情況下，電感電流連續，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(mǎn)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(mǎn)足CResr≥T/2，T為開(kāi)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(mǎn)足C≥65×△I×10-6/Upp (6)

2.4 過(guò)流保護回路

系統的過(guò)流保護回路是通過(guò)在系統主回路上串接一個(gè)0.2Ω/2 W的高精電阻作為電流檢測，在此電阻的輸入端進(jìn)行采樣，將采樣信號輸入到線(xiàn)性光耦PC817(G1)中，PC817的輸出端接到SG3525的10腳上。當系統電流過(guò)大時(shí)，光耦PC817發(fā)光二極管導通，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。電機負載線(xiàn)圈失電，剎片在彈簧的作用下將電機轉子抱死，從而達到了保護的目的。設計的過(guò)流保護回路，省略了電流檢測元件和電流互感器，大幅簡(jiǎn)化了設計電路，同時(shí)對系統的強電和弱電部分進(jìn)行隔離，較好地防止了強弱電之間的干擾，并增強了系統的可靠性。

2.5 穩壓輸出回路

系統的穩壓回路是在負載線(xiàn)圈的兩端進(jìn)行采樣，如圖2所示。采樣信號輸入到光耦PC817(G2)中，輸出則通過(guò)分壓電路，得到一個(gè)與SG3525參考端相等的電壓信號，輸入到SG3525的同相輸入端。當負載電壓變大時(shí)，光耦發(fā)光二極管的亮度增強，光耦導通，傳輸到輸出端的電流線(xiàn)性增大。輸出端采樣點(diǎn)的電壓信號隨著(zhù)光耦的增大而減小，SG3525內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，負載線(xiàn)圈的平均電壓減小，形成負反饋，使負載線(xiàn)圈兩端電壓回到額定值。

3 仿真結果

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(kāi)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°。此兩路輸出直接驅動(dòng)MOS管，再通過(guò)脈沖變壓器驅動(dòng)IGBT，仿真輸出波形如圖5所示，系統的輸出電壓在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后基本在190 V趨于穩定，電壓波動(dòng)較小。在實(shí)際測量電機正常運行給剎車(chē)系統線(xiàn)圈電壓時(shí)，其電機正常工作電壓在150～280 V，所以此電壓波動(dòng)可忽略，達到了預期效果。

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

4 結束語(yǔ)

介紹了一種基于SG3525控制器的推挽式電機剎車(chē)系統開(kāi)關(guān)電源的硬件設計，通過(guò)推挽式的電路設計，不僅克服了外圍硬件驅動(dòng)復雜的問(wèn)題，還有效提高了系統的驅動(dòng)能力，使系統的穩定性能良好，且輸出穩定。此外，其硬件設計簡(jiǎn)單，在印制電路板上的布局和布線(xiàn)方便，因此具有較高地實(shí)用潛力。