基于SG3525的PWM電機(jī)調(diào)速

1、閩南師范大學(xué)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)n 設(shè)計(jì)題目：基于SG3525的直流電機(jī)調(diào)速電源PWM控制 電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) n姓 名： 莊偉彬 學(xué) 號：1205000425 系 別：物理與信息工程學(xué)院專 業(yè) 電氣工程及其自動化年 級：12級 指導(dǎo)教師：劉麗媗老師 2014年 12月 20 日 目 錄一 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21. 設(shè)計(jì)目的 22. 設(shè)計(jì)要求 2 二 電路設(shè)計(jì)原理 1 系統(tǒng)原理 32 方案比較 及參數(shù)計(jì)算 3，4，5，6，73 芯片介紹 7，8，9三 測試結(jié)果（波形，電壓） 1 實(shí)物圖 9，102 測試的波形 11，12，133 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及與理論對比14 四實(shí)驗(yàn)總結(jié) 14五附錄 1.系統(tǒng)原理圖152

2、.PCB圖163.原件清單 16，174.參考文獻(xiàn) 17摘要: 本次課程設(shè)計(jì)采用SG3525的理想控制直流電動機(jī)精確控制電路，該電路可防止過載，短路，PWM(脈寬) 調(diào)制范圍可從0-100的調(diào)整，PWM頻率在100Hz- 5KHZ調(diào)節(jié)。工作電壓從+8 V35V之間，最低電流消耗約為35毫安。最大電流可以達(dá)到6.5A。效率優(yōu)于90滿負(fù)荷。 關(guān)鍵詞： SG3525；PWM;直流電機(jī)。一 系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)目的利用芯片SG3525產(chǎn)生PWM可調(diào)的電路，從而使直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。2 設(shè)計(jì)要求（1） 系統(tǒng)主要由集成芯片SG3525構(gòu)成PWM電路，直流電機(jī)速度可調(diào)；（2） 系統(tǒng)所需電源可由實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有學(xué)生電源提

3、供；（3） 完成相應(yīng)的電路原理圖設(shè)計(jì)、硬件電路設(shè)計(jì)和調(diào)試及相關(guān)結(jié)果測試；（4） 完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫。 二 電路設(shè)計(jì)原理1.系統(tǒng)原理 系統(tǒng)采用+12V單電源供電，主體部分由SG3525構(gòu)成PWM占空比可調(diào)，推挽式輸出驅(qū)動功率管的電路，使電機(jī)兩端電壓變化，實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)速度可調(diào)。2.PWM 調(diào)速控制原理PWM調(diào)速控制的基本原理是按一個(gè)固定的頻率來接通和斷開電源，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)接通和關(guān)斷時(shí)間比（占空比）來改變直流電機(jī)電樞上的“占空比”，從而改變平均電壓，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在脈寬調(diào)速的系統(tǒng)中，當(dāng)電機(jī)通電是的速度增加，電機(jī)斷電時(shí)的速度減低。只要按照一定的規(guī)律改變通斷電的時(shí)間，即可控制地電機(jī)轉(zhuǎn)速。

4、本次課程設(shè)計(jì)采用PWM 的控制。2 方案比較2.1 第一種設(shè)計(jì)方案：方案一原理圖 圖二 由于此方案用到電感，繞電感的技術(shù)會影響效果，且效率不是很高，所以不采用此方案。2.2 第二種設(shè)計(jì)方案：方案二原理圖 圖三2.2.2參數(shù)選擇及計(jì)算1.三只電位器的功能如下： RW1：確定最低輸出電壓 RW3：設(shè)置最大輸出電壓 RW2：設(shè)置輸出頻率。當(dāng)調(diào)節(jié)RW1時(shí)，2腳的電壓U2=;當(dāng)調(diào)節(jié)RW3時(shí)，2腳的電壓U2=,電壓調(diào)節(jié)范圍0v4.9v;當(dāng)調(diào)節(jié)RW2時(shí)，震蕩頻率發(fā)生變化。選擇CT=332pf, RT=2.2K12.2K, RD=150。充電結(jié)束，上升時(shí)間t1=0.67RTCT ,當(dāng)RT=2,.2k時(shí)，t1=

5、0.67*2.2k*3300pf=4.86us, 當(dāng)RT=2,.2k時(shí)，t1=0.67*12.2k*3300pf=26.97us,所以4.86ust126.97us。下降時(shí)間間t2為：t2=3RDCT=3*150*3300pf=1.48us,所以T= t1+ t2 ，6.34 usT28.45 us.。震蕩頻率F=2直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制電機(jī)本身是阻感性負(fù)載，在它兩端并聯(lián)一個(gè)瓷片電容104，起到RLC并聯(lián)諧振和濾高頻作用。 直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=(U-IR)/K U為電樞端電壓，I為電樞電流，R為電樞電路總電阻，為每極磁通量，K為電動機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)。 此電路是通過調(diào)節(jié)電壓U來改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的。 此電路電機(jī)額定

6、電壓為12V。2.2.3.不足之處與改進(jìn)在柵極串入一只低值電阻（數(shù)十歐左右）可以減小寄生振蕩，該電阻阻值應(yīng)隨被驅(qū)動器件電流額定值的增大而減小。設(shè)驅(qū)動電壓為UP,驅(qū)動電流為i，則 i= 如果驅(qū)動走線很長，驅(qū)動電阻可以對走線電感和MOS結(jié)電容引起的震蕩起阻尼作用此方案效率高于90%，而且不要用到電感，除去了因繞電感工藝而引起的誤差，效果較佳。 2.4最終終方案選案 通過對兩種方案的比較可以看出，第二種方案是比較好的方案，按照第二種方案不僅可以達(dá)到課程設(shè)計(jì)所要達(dá)到的要求，而且效率高于90%，結(jié)果比較準(zhǔn)確，受外界干擾較小。3 芯片介紹3.1 SG3525芯片簡介（1）工作電壓范圍寬：835V。 （2）

7、5.1（1 1.0% ）V 微調(diào)基準(zhǔn)電源。 （3）振蕩器工作頻率范圍寬：100Hz400KHz. （4）具有振蕩器外部同步功能。 （5）死區(qū)時(shí)間可調(diào)。 （6）內(nèi)置軟啟動電路。 （7）具有輸入欠電壓鎖定功能。 （8）具有PWM 瑣存功能，禁止多脈沖。 （9）逐個(gè)脈沖關(guān)斷。 （10）雙路輸出（灌電流/拉電流）：每一通道的驅(qū)動電流最大值可達(dá)200mA，灌拉電流峰值可達(dá)500mA。可直接用于驅(qū)動MOS管，工作頻率高達(dá)400KHZ1振蕩器輸出時(shí)鐘信號2振蕩電路：由一個(gè)雙門限電壓均從基準(zhǔn)電源取得，其高門限電壓VH=3.9V，低門限電壓VL=0.9,內(nèi)部橫流源向CT充電，其端壓VC線性上升，構(gòu)成鋸齒波的上升

8、沿，當(dāng)VC=VH時(shí)比較器動作，充電過程結(jié)束，上升時(shí)間t1為：t1=0.67RTCT。比較器動作時(shí)使放電電路接通，CT放電，VC下降并形成鋸齒波的下降沿，當(dāng)VC=VL時(shí)比較器動作，放電過程結(jié)束，完成一個(gè)工作循環(huán)，下降時(shí)間間t2為：t2=3RDCTT= t1+ t23、分頻：時(shí)鐘信號前沿觸發(fā)4、三角波和誤差放大器輸出比較，得到PWM信號。5、PWM鎖存器（RS觸發(fā)器，高電平有效）輸出軟啟動：SG3525的軟啟動電容接入端(引腳)上通常接一個(gè)5F的軟啟動電容。充電過程中，由于電容兩端的電壓不能突變，因此，與軟啟動電容接入端相連的PWM比較器反相輸入端處于低電平，PWM比較器輸出為高電平。此時(shí)，PWM

9、鎖存器的輸出也為高電平，該高電平通過兩個(gè)或非門加到輸出晶體管上，使之無法導(dǎo)通。只有關(guān)斷操作：通過引腳(關(guān)斷端)來關(guān)閉SG3525的輸出。當(dāng)引腳上的信號為高電平時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能：PWM鎖存器立即動作，同時(shí)軟啟動電容開始放電。放電電流只有150A，如果關(guān)斷信號為短暫的高電平，PWM信號將被中止，但此時(shí)軟啟動電容沒有明顯的放電過程。三測試的結(jié)果1實(shí)物圖2測試波形2.1當(dāng)占空比等于5.555%時(shí)，驅(qū)動電路輸出的PWM波形波形測試值頻率(KHz) 峰-峰值（V）矩形波f=46.30KHzVpp=15.4V2.2當(dāng)占空比等于95.85%時(shí)，驅(qū)動電路輸出的PWM波形波形測試值頻率(KHz) 峰-峰值（V

10、）矩形波f=46.08KHzVpp=9.4V2.3測5腳所得的波形 SG3525的5腳接震蕩電容Cr，取值范圍為0.001uf到0.1uf。正常工作時(shí)，在Cr兩端可以得到一個(gè)從0.6V到3.5變化的鋸齒波。波形測試值頻率(KHz) 峰-峰值（V）正弦波f=29.58HzVmin=0.76VVmax=3.44V3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及與理論對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果測得的PWM占空比為0100%可調(diào)，而實(shí)際測得的占空比為5.55%95.85%，由于普遍的滑動變阻器，使得占空比變化率快，換成精密電位器可以提高測量精度。四總結(jié)分析在這次課程設(shè)計(jì)中，經(jīng)過反反復(fù)復(fù)的設(shè)計(jì)電路圖，在課本上找原理，運(yùn)用仿真軟件畫圖，仿真，驗(yàn)證電路

11、是否正確，焊接實(shí)物電路，拆了重做，再驗(yàn)證再調(diào)試。我學(xué)會了怎樣去根據(jù)課題的要求去設(shè)計(jì)電路和調(diào)試電路。動手能力得到很大的提高。在以后學(xué)習(xí)中我要加強(qiáng)對使用電路的設(shè)計(jì)和選用能力。通過這種綜合訓(xùn)練，我可以掌握電路設(shè)計(jì)的基本方法，提高動手組織實(shí)驗(yàn)的基本技能，培養(yǎng)分析解決電路問題的實(shí)際本領(lǐng)，為以后畢業(yè)設(shè)計(jì)和從事電力電子實(shí)驗(yàn)實(shí)際工作打下基礎(chǔ)。回顧此次課程設(shè)計(jì)，感慨頗多，自己也的確從中學(xué)到了很多。從得到課題時(shí)的一臉茫然到通過查資料、與同學(xué)探討、經(jīng)老師指導(dǎo)后，自己設(shè)計(jì)并寫出這份報(bào)告，心中充滿了成就感。通過課程設(shè)計(jì)還拓寬了知識面，學(xué)到了很多課本上沒有的知識，報(bào)告只有自己去做能加深對知識的理解，任何困難只有自己通過努力去克服才能收獲成功的喜悅。在設(shè)計(jì)的過程中我發(fā)現(xiàn)自己對課本知識的理解不夠深刻，掌握的不牢靠，以后定會努力溫習(xí)以前的知識。最后，感謝劉麗萱老師的敦敦教導(dǎo)！五 附錄5.1系統(tǒng)原理圖5.2 PCB圖 5.3原件清單設(shè)備名稱型 號 個(gè) 數(shù) 功率電阻0.1/2W 2電阻2.2K 2電阻 10K 1 電阻100K 1電阻150 1電阻2201電阻220K 1電