PWM放大器的中頻電源研究

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　　傳統(tǒng)中頻電源一般包括兩個(gè)環(huán)節(jié)：即前級(jí)穩(wěn)壓;后級(jí)中頻逆變;基本采用分立元器件。雖無傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)部件;但體積仍然較大;效率較低;結(jié)構(gòu)復(fù)雜;調(diào)試麻煩;不可靠因素較多;直接影響了電源及設(shè)備的可靠性。各種新型艦載電子設(shè)備對(duì)中頻電源的體積重量和性能指標(biāo)提出了更為嚴(yán)格的要求;而傳統(tǒng)中頻電源已無法滿足;解決的途徑只能是尋求更為先進(jìn)的變頻技術(shù)。

　　正弦脈寬調(diào)制SPWM(SinePulseWidthModulation)技術(shù)利用功率器件的導(dǎo)通與關(guān)斷;把直流電壓變成幅度相等而寬度按正弦規(guī)律變化的電壓脈沖序列;并通過控制脈沖的寬度和和脈沖序列的周期以達(dá)到變壓變頻目的。采用SPWM技術(shù)的電源主要優(yōu)點(diǎn)有：效率高、體積小、噪聲小、失真度小、響應(yīng)快。

　　工作原理

　　早期SPWM中頻電源多采用分立器件構(gòu)成;系統(tǒng)中的振蕩器、比較器、死區(qū)發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)等需要十分謹(jǐn)慎的調(diào)節(jié);且可靠性不高;現(xiàn)在這種方案已很少采用;后來出現(xiàn)了單片集成SPWM控制器;如HEF4752V等;將振蕩器、比較器、運(yùn)放等集成于單片IC內(nèi)部;大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì);系統(tǒng)可靠性也大為提高;隨著高速單片機(jī)和低價(jià)位DSP控制器的出現(xiàn);數(shù)字化中頻電源開始廣泛使用;與此同時(shí)還出現(xiàn)了可編程數(shù)字化SPWM發(fā)生器，如SA838等;進(jìn)一步簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì);提高了系統(tǒng)可靠性。但是所有這些控制方案在構(gòu)成一個(gè)完整的電源系統(tǒng)時(shí)都需要至少三路隔離電源;電源體積很難進(jìn)一步減小。

　　美國(guó)APEX公司結(jié)合電力電子技術(shù)和功率放大器技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)了脈寬調(diào)制功率放大器;該系列放大器將振蕩器、PWM發(fā)生器、死區(qū)發(fā)生器、自舉驅(qū)動(dòng)器、IGBT和續(xù)流二級(jí)管、過流/過熱保護(hù)等功能部件全部集成一體;使其成為一個(gè)完整的PWM功率放大器;使用者只需按要求提供所需的模擬調(diào)制信號(hào);經(jīng)放大器后將輸出基波為調(diào)制信號(hào)的高頻高壓SPWM信號(hào)序列;再經(jīng)高頻濾波后就可得到幅度和功率均放大的調(diào)制信號(hào)。若將放大器和濾波視為一個(gè)整體;其功能就等同于傳統(tǒng)線性功率放大器;但其效率卻高得多。

　　PWM功率放大器代表型號(hào)SA08典型參數(shù)：

　　功率輸入電壓16～500VDC;單相全橋輸出;最大輸出電流20A;最大傳遞功率10KW;內(nèi)部振蕩及控制電路實(shí)現(xiàn)22.5kHz的開關(guān)頻率;模塊效率高達(dá)98%;具有內(nèi)部過流和過熱保護(hù);同時(shí)提供用戶外部限流設(shè)置和關(guān)斷功能;MO-127封裝;工作溫度范圍-55～125℃。

　　SA08外觀和引腳分布圖見圖1;內(nèi)部功能圖見圖2。