R3、IGBT的门极之前,加一小电阻(一般为10~20Ω),用以改善IGBT的开关波形,降低高频噪声。DSP的PWM输出经过上述TLP250光耦电路后的波形输出见图8。
图8 Buck单元PWM经过光耦后的波形输出(×10)
可以看出,推挽后的电容C2为加速开通和关断作用;与C3并联稳压二极管产生恒定的5.1V反压,当PWM输出高电平,IGBT的CE两端电压差为8~9V,使IGBT导通;当PWM输出低电平,IGBT的E极的5.1V反压可以保证IGBT可靠关断。
② 三相逆变桥SPWM驱动的设计
TLP250光耦驱动能力比较大(Io=±1.5A)可以直接驱动中功率IGBT,本文已在上节作了详细说明,在此不再赘述,具体驱动电路如图9所示。
图9 TLP250光耦直接驱动IGBT
系统启动后,设置输出调制正弦波频率为50Hz(±0.01Hz),死区时间4.0μs时的SPWM经过74HC244N缓冲驱动后波形如图10所示,死区时间如图11所示,以上桥臂1(PWM1)和下桥臂4(PWM2)为例,上下对称,其中CH1通道观测PWM1,CH2通道观测PWM2。
图10 EVA事件管理器输出的SPWM波经过光耦驱动后的SPWM波形
由DSP的EVA事件管理器输出的SPWM波经过光耦驱动后的SPWM波形见图10。
IGBT逆变桥上下桥臂波经过光耦驱动后死区时间情况如图11所示。
图11 EVA事件管理器输出的SPWM波经过光耦驱动后死区时间情况
2 A/D转换采样电路的设计
本设计选用Agilent公司的HCNR200/201。线性光耦真正隔离的是电流,要想真正隔离电压,需要在输出和输出处增加运算放大器等辅助电路。
如图12所示,输入端电压为Vin,输出端电压为Vout,有:VOUT=K3(R2/R1)VIN,其中,K3=1+0.05。一般取R2=R1,达到只隔离,不放大的目的。
输入VIN=0~12V,输出等于输入,采用LM324运放集成芯片,电路如图12所示。
图12 线性光耦隔离电路
由于光耦会产生一些高频的噪声,通常在R2处并联电容,构成低通滤波器,取C=10pF,有微小相移,约1.5kHz—0.2°,可以忽略。电阻R1和R2采用精密电阻,以达到最好的线性关系1:1。
采样电阻分压后,通过高精度线性光耦隔离,采样信号Vout经过一级电压跟随器后,输入ADC,经ADC模块转换为数字量,进行PID运算处理后,输出给调节量。