基于UC3637双PWM控制器逆变控制电路的应用

设计要点

基于UC3637的特点，电路组成和基本功能之后，即可具体设计逆变控制电路了。以下仅介绍几个关键电路单元的设计方法。

死区时间td

逆变主电路通常有半桥、单相全桥、三相桥等几种基本形式。功率开关管的开通和关断都需要时间，所以上下桥臂之间必须留有适当的死区时间，这关系到逆变主电路的安全。UC3637的死区设置是相当灵活的，可以在很宽的范围内调整。

图3(a)为死区时间示意图，图3(b)为外围元件的连接电路。经过推导和合理的近似，各参数之间有如下关系：

(a) 死区时间示意图

(b) 外 围 电 路 图

图3 双PWM比较器

td=t2-t1=〔(+VR/2)-(-VR/2)〕Ts/2VTH (1)

Ts=1/fs=Is/2CT〔(+VTH)-(-VTH)〕 (2)

Is=〔(+VTH)-(-VTH)〕/RT (3)

+VTH=(-Vs)+〔(+Vs)-(-Vs)〕(R2+R1)/(R1+R2+R1) (4)

-VTH=(-Vs)+〔(+Vs)-(-Vs)〕R1/(R1+R2+R1) (5)

在逆变控制设计中，有些参数是可以首先确定下来的。例如开关频率fs，桥臂的死区时间td(根据开关器件的开关特性)，三角波的峰值转折电压+VTH和-VTH等。±VTH的范围应限制在±Vs2V之间。实际的±VTH可根据调制波的最大可能值而定，调制波的最大可能值可依据PID的供电状况及动态范围确定。调制波的幅值确定之后，随之可定±VTH。再依据上述各关系式，不难解出其它各参数。若对于一个逆变系统要求：Vs=±15V，td=3μs，fs=30kHz，正弦波调制信号的最大可能值Vsm=4V。

取±VTH=±4V，根据以上各式可算得CT=1.04×10-9F(取CT=1000pF)，RT=38kΩ(取 RT=39kΩ)，VR=1.44V。当调制正弦波为零时，VR/R4≈(Vs-VR)/R3，取R4=5kΩ，则R3=47kΩ。理论计算的数值在应用中还需进行适当的修正。

频率调节控制

作为逆变电源还要求输出频率fo在一定的范围内连续可调。比如fo=400Hz的电源在±30Hz范围内可调。如上所述，UC3637三角波振荡频率由±VTH，CT，RT决定，当±VTH确定之后，一般不再作为可调量(因为三角波作载波应当恒幅)，则调节RT比较容易实现，电路如图4所示。

图4 逆变器变频调节

A1、A2为跟随器，调节RP1即可改变输出端VF的电位，使RT两端电压发生变化，随之使由RT设定的CT充电电流 Is变化，从而调节了三角波频率fs。将三角波整形后作为正弦波(调制波)存储器的读取时钟(UC3637无同步信号输出)，因而逆变电源的输出频率fo 随fs而变，从而实现同步调节的目的。

3、 输出电压反馈调节

误差放大器作为电压调节器使用，它是一个独立的高速运算放大器，典型带宽为1MHz，具有低阻抗输出。误差放大(电压调节)器的补偿网络传递函数为：

HC=UO(s)/Ui(s)=[1+(R5+R7)C3s](1+R6C1s)/R5(C1+C2)s{1+[C1C2/(C1+C2)]R6s}(1+R7C3s)

调节RP2可调节输出电压。补偿网络可以改善输出的动态特性。

应用示例

一半桥逆变控制电路如图6所示。图中U1～U4为参考正弦(调制波)发生器，UC3637单片构成半桥正弦脉宽调制器。SPWM脉冲从管脚4，管脚7输出，经IR2110驱动半桥的上、下桥臂的功率开关。

图6 UC3637原理框图

结语

采用为数不多的集成电路，就可构成一个完整的逆变控制电路。控制电路简单，实用，硬件投资不高，不占用微机资源，扩展性好(可扩展到单相全桥及三相桥)。使用证明性能稳定，可靠。