基于SG3525的电机刹车系统电源设计

(1)滤波电感。在此设计中必须保证在任何情况下，电感电流连续，电流变化量△I越小，最小平均电流也越小，要求的电感量L越大。在一定的纹波电压的要求下，输出电容可以减小。在工程上，通常选择△I=0.2L，电感大小需要满足

(2)滤波电容。电感的纹波电流流入到输出滤波电容，引起输出电压纹波。为减小输出电压的纹波和直流电压的低频振荡，滤波电容的选择尤为重要。输出滤波电容与它的等效串联电阻的乘积满足CResr≥T/2，T为开关周期，输出纹波主要由Rers决定。若输出电压纹波峰峰值为△Upp，则电容大小需满足C≥65×△I×10-6/Upp (6)

2.4 过流保护回路

系统的过流保护回路是通过在系统主回路上串接一个0.2Ω/2 W的高精电阻作为电流检测，在此电阻的输入端进行采样，将采样信号输入到线性光耦PC817(G1)中，PC817的输出端接到SG3525的10脚上。当系统电流过大时，光耦PC817发光二极管导通，输出一个高电平到SG3525的10脚禁止11脚和14的方波输出，使脉冲变压器和IGBT都停止工作。电机负载线圈失电，刹片在弹簧的作用下将电机转子抱死，从而达到了保护的目的。设计的过流保护回路，省略了电流检测元件和电流互感器，大幅简化了设计电路，同时对系统的强电和弱电部分进行隔离，较好地防止了强弱电之间的干扰，并增强了系统的可靠性。

2.5 稳压输出回路

系统的稳压回路是在负载线圈的两端进行采样，如图2所示。采样信号输入到光耦PC817(G2)中，输出则通过分压电路，得到一个与SG3525参考端相等的电压信号，输入到SG3525的同相输入端。当负载电压变大时，光耦发光二极管的亮度增强，光耦导通，传输到输出端的电流线性增大。输出端采样点的电压信号随着光耦的增大而减小，SG3525内部电压比较器的同相输入端电压减小，输出低电平，控制PWM的占空比，使11脚和14脚的输出方波的占空比减小，负载线圈的平均电压减小，形成负反馈，使负载线圈两端电压回到额定值。

3 仿真结果

在仿真软件Saber上搭建仿真电路，输入电压为三相AC380 V+5%，输出电压为DC190 V，输出电流0.55 A，输出功率额定功率为105 W，开关频率为30 kHz。SG3525的11脚和14脚仿真波形如图4所示，11脚和14脚输出的方波相位差为180°。此两路输出直接驱动MOS管，再通过脉冲变压器驱动IGBT，仿真输出波形如图5所示，系统的输出电压在经过一段时间后基本在190 V趋于稳定，电压波动较小。在实际测量电机正常运行给刹车系统线圈电压时，其电机正常工作电压在150～280 V，所以此电压波动可忽略，达到了预期效果。

同时在设计系统PCB时，由于此系统涉及到380 V的交流电和系统主控芯片的电源系统，而系统的控制信号部分均为弱电，所以在进行PCB布局时，必须要考虑强电和弱电之间的干扰，尽量将强电电源部分布局在PCB板的一侧，弱电在另一侧，中间可通过在板上打孔或开槽以减小强弱电之间的于扰。在采样部分，光耦PC817既作信号的传递又作隔离，其布局在强弱电的分界的位置。布线时，电源线和地线尽量加宽，中间还涉及模拟地和数字地，此两者也需分开布线。主控信号的走线也应适量加宽，以保证信号准确传输。

4 结束语

介绍了一种基于SG3525控制器的推挽式电机刹车系统开关电源的硬件设计，通过推挽式的电路设计，不仅克服了外围硬件驱动复杂的问题，还有效提高了系统的驱动能力，使系统的稳定性能良好，且输出稳定。此外，其硬件设计简单，在印制电路板上的布局和布线方便，因此具有较高地实用潜力。