用PWM放大器实现400Hz电源
08的内部结构原理图。
4基于SA08的400Hz/115V电源电路
图4是用SA08实现的400Hz/115V电源电路。对220VAC交流电源进行全桥整流和滤波便可为SA08提供电源。在SA08的输出直接取电压反馈,然后通过有源滤波差分放大器滤掉SA08的开关频率,再把400Hz输入信号源同滤波后的反馈电压进行比较,就可以校正系统误差。最后,把SA08的输出通过LC低通滤波器对开关频率进行衰减,电路便可以提取400Hz信号并输出到负载上。
在图4电路中,X6是一个全桥整流器,在相同的滤波电容下,采用全桥整流比采用半桥整流更能充分地降低输出电压纹波。而选择SA08是因为它的电源电压和电流可以分别达到500V和20A。
由于SA08的输出为PWM信号,所以输出必须采用低通滤波器以解调400Hz信号。
电路中的L1,L2,C2,C3组成了一个两阶的巴特沃夫低通滤波器。对于一个20Ω的负载,该滤波器具有最大的通频带平坦度,其截止频率为2kHz,几乎为SA08开关频率的十分之一。当负载变化时,该截止频率不会发生变化,但会影响Q系数。为了获得更小的输出纹波电压及噪声,也可以降低LC滤波器的截止频率。
2kHz有源滤波器同X4可组成电压反馈通道,因为该通道传输的仅仅是电压反馈小信号,而不是功率信号,所以,采用有源滤波器设计时同样要选择其截止频率为2kHz。
运算放大器X3以及它周围元件的作用有两个:其一是作为一个差分运算放大器反馈输出采样电压。其二是作为一个有源低通滤波器将输出采样电压从PWM信号中解调出来。需要注意的是,在设计电路时,必须确认反馈电压的极性以确保其为负反馈。
图4
输出快恢复二极管D2、D3、D4、D7的作用是保证SA08在驱动感性负载时,不会被负载的反馈能量所损坏。通常要求恢复时间至少小于100ns,它的反向耐压必须大于或等于电源电压。R15、R16、R17主要用于防止加电瞬间SA08进入非正常工作状态。R16、R17在加电瞬间可将SA08的+PWM输入端偏置到5V,以便使SA08可以立刻输出50%占空比的脉冲信号。R15则可用于防止+PWM输入端过流。
5结束语
采用SA08PWM放大器不仅可以设计电压源,而且采用电流反馈时,还可以用SA08设计电流源以实现对四象限有刷直流电机的控制,从而完成一个伺服系统的设计。
需要注意的是:由于在该电路中没有采用变压器,加之220VAC交流源同内部电路之间没有隔离,因此,设计时应将机壳接保护大地,并保证火线和中线的正确连接。特别要注意内部电路的地不能连接到大地或机壳上。
《用PWM放大器实现400Hz电源(第2页)》
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4基于SA08的400Hz/115V电源电路
图4是用SA08实现的400Hz/115V电源电路。对220VAC交流电源进行全桥整流和滤波便可为SA08提供电源。在SA08的输出直接取电压反馈,然后通过有源滤波差分放大器滤掉SA08的开关频率,再把400Hz输入信号源同滤波后的反馈电压进行比较,就可以校正系统误差。最后,把SA08的输出通过LC低通滤波器对开关频率进行衰减,电路便可以提取400Hz信号并输出到负载上。
在图4电路中,X6是一个全桥整流器,在相同的滤波电容下,采用全桥整流比采用半桥整流更能充分地降低输出电压纹波。而选择SA08是因为它的电源电压和电流可以分别达到500V和20A。
由于SA08的输出为PWM信号,所以输出必须采用低通滤波器以解调400Hz信号。
电路中的L1,L2,C2,C3组成了一个两阶的巴特沃夫低通滤波器。对于一个20Ω的负载,该滤波器具有最大的通频带平坦度,其截止频率为2kHz,几乎为SA08开关频率的十分之一。当负载变化时,该截止频率不会发生变化,但会影响Q系数。为了获得更小的输出纹波电压及噪声,也可以降低LC滤波器的截止频率。
2kHz有源滤波器同X4可组成电压反馈通道,因为该通道传输的仅仅是电压反馈小信号,而不是功率信号,所以,采用有源滤波器设计时同样要选择其截止频率为2kHz。
运算放大器X3以及它周围元件的作用有两个:其一是作为一个差分运算放大器反馈输出采样电压。其二是作为一个有源低通滤波器将输出采样电压从PWM信号中解调出来。需要注意的是,在设计电路时,必须确认反馈电压的极性以确保其为负反馈。
图4
输出快恢复二极管D2、D3、D4、D7的作用是保证SA08在驱动感性负载时,不会被负载的反馈能量所损坏。通常要求恢复时间至少小于100ns,它的反向耐压必须大于或等于电源电压。R15、R16、R17主要用于防止加电瞬间SA08进入非正常工作状态。R16、R17在加电瞬间可将SA08的+PWM输入端偏置到5V,以便使SA08可以立刻输出50%占空比的脉冲信号。R15则可用于防止+PWM输入端过流。
5结束语
采用SA08PWM放大器不仅可以设计电压源,而且采用电流反馈时,还可以用SA08设计电流源以实现对四象限有刷直流电机的控制,从而完成一个伺服系统的设计。
需要注意的是:由于在该电路中没有采用变压器,加之220VAC交流源同内部电路之间没有隔离,因此,设计时应将机壳接保护大地,并保证火线和中线的正确连接。特别要注意内部电路的地不能连接到大地或机壳上。
《用PWM放大器实现400Hz电源(第2页)》