电压斩波控制 - 电镀用脉冲电源的研制

　　4.1设计思路

　　以SG3525PWM芯片为核心进行控制系统的设计。通过用CD4017B芯片进行8分频，对输出最大占空比进行限制。主电路采用场效应管并联。电压斩波控制原理图如图2所示。

　　图2电压斩波控制原理图

　　4.2主电路的选择

　　因为主电路为电压斩波，存在着大电流的冲击，为此，本装置采用场效应管并联。选IR公司的产品FB180SA10比较适合，它的VDSS=100V，RDS(ON)=0.0065Ω，ID=180A(TC=25℃)或120A(TC=120℃)，同时，它用绝缘TO?227封装，易于并联，内部电感量低。本装置选用12只并联。4.3控制与保护SG3525原理框图如图3所示。其具有5.1V温度系数为1%的基准稳压电源，误差放大器，频率为100Hz～400kHz(其值由外界电阻Rt，电容Ct决定)的锯齿波振荡器，软启动电路，同步电路，关闭电路，脉宽调制比较器，RS寄存器及保护电路。

　　图3 SG3525原理图.

　　利用SG3525的误差放大器的1脚和2脚对输出进行占空比的调节;在实际调试过程中发现，由于占空比较小，电压比较器输入电压可以调节的范围特别小，调试非常困难，为此特别设计了分频线路即利用CD4017B十进制计数芯片及其外围线路对SG3525的4脚振荡器输出信号进行8分频，利用SG3525的10脚关机功能，封锁SG3525的4脚输出信号8个中的6个，使11和14脚各有1个脉冲输出，见图4、图5。因为11脚最大占空比为48%左右，则分频后实际输出占空比最大为12%左右，最小占空比通过R7来确定。本部分的保护采取单周期限流保护，以场效应管的栅源电阻为采样信号，当电流超过限定值时，通过SG3525的10脚将该周期驱动信号关断，达到单周期保护。

　　图4 SG3525的4脚与11脚正常情况下的波形图

　　图5 CD4017B及外围线路输入与输出的仿真图

　　4.4仿真与试验

　　图4给出了SG3525没有分频时，振荡器输出(4脚)CH1与PWM输出(11脚)CH2的对应关系。由图中可以清楚地看出振荡器输出脉冲出现在PWM脉宽的前后侧各一个，其脉宽约在5μs～10μs，这个时间足够CD4017B完成动作。图5给出了CD4017B及外围线路输入输出仿真图。由图5我们可以清楚看出CLK端输入频率1kHz脉宽为5μs的脉冲时，输出OUT即D5～D9的阴极的波形与设计是相符的。经过滤波后，到达SG3525的10脚波形是比较规整的。为分析方便，同时给出了相关引脚的时序图。同时，采取CLK上升沿翻转，保证了控制时序的正确，采用封锁6个脉冲，避免了干扰和初始状态对输出的PWM波形的影响。

　　5结语

　　该装置投入运行后，经过将近一年的现场检验，证明运行稳定可靠，各项技术指标达到了设计要求，提高了电镀产品质量，节省了电镀时间，完全满足该项工艺要求。