引 言

隨著電力電子技術及器件的發展；特別是功率MOSFET、IGBT、MCT、IPM以及單片集成脈寬調製功率放大器等新型器件的出現；使電壓型SPWM逆變器得到廣泛的關(guan) 注、開發和應用。

傳(chuan) 統中頻電源一般包括兩(liang) 個(ge) 環節：即前級穩壓；後級中頻逆變；基本采用分立元器件。雖無傳(chuan) 統的旋轉部件；但體(ti) 積仍然較大；效率較低；結構複雜；調試麻煩；不可靠因素較多；直接影響了電源及設備的可靠性。各種新型艦載電子設備對中頻電源的體(ti) 積重量和性能指標提出了更為(wei) 嚴(yan) 格的要求；而傳(chuan) 統中頻電源已無法滿足；解決(jue) 的途徑隻能是尋求更為(wei) 先進的變頻技術。

正弦脈寬調製SPWM(Sine Pulse Width Modulation) 技術利用功率器件的導通與(yu) 關(guan) 斷；把直流電壓變成幅度相等而寬度按正弦規律變化的電壓脈衝(chong) 序列；並通過控製脈衝(chong) 的寬度和和脈衝(chong) 序列的周期以達到變壓變頻目的。采用SPWM技術的電源主要優(you) 點有：效率高、體(ti) 積小、噪聲小、失真度小、響應快。

工作原理

早期SPWM中頻電源多采用分立器件構成；係統中的振蕩器、比較器、死區發生器、驅動等需要十分謹慎的調節；且可靠性不高；現在這種方案已很少采用；後來出現了單片集成SPWM控製器；如HEF4752V等；將振蕩器、比較器、運放等集成於(yu) 單片IC內(nei) 部；大大簡化了係統設計；係統可靠性也大為(wei) 提高；隨著高速單片機和低價(jia) 位DSP控製器的出現；數字化中頻電源開始廣泛使用；與(yu) 此同時還出現了可編程數字化SPWM發生器，如SA838等；進一步簡化了係統設計；提高了係統可靠性。但是所有這些控製方案在構成一個(ge) 完整的電源係統時都需要至少三路隔離電源；電源體(ti) 積很難進一步減小。

美國APEX公司結合電力電子技術和功率放大器技術設計生產(chan) 了脈寬調製功率放大器；該係列放大器將振蕩器、PWM發生器、死區發生器、自舉(ju) 驅動器、IGBT和續流二級管、過流/過熱保護等功能部件全部集成一體(ti) ；使其成為(wei) 一個(ge) 完整的PWM功率放大器；使用者隻需按要求提供所需的模擬調製信號；經放大器後將輸出基波為(wei) 調製信號的高頻高壓SPWM信號序列；再經高頻濾波後就可得到幅度和功率均放大的調製信號。若將放大器和濾波視為(wei) 一個(ge) 整體(ti) ；其功能就等同於(yu) 傳(chuan) 統線性功率放大器；但其效率卻高得多。

PWM功率放大器代表型號SA08典型參數：

功率輸入電壓16～500VDC；單相全橋輸出；最大輸出電流20A；最大傳(chuan) 遞功率10KW；內(nei) 部振蕩及控製電路實現22. 5kHz的開關(guan) 頻率；模塊效率高達98%；具有內(nei) 部過流和過熱保護；同時提供用戶外部限流設置和關(guan) 斷功能；MO-127封裝；工作溫度範圍- 55～125℃。

SA08外觀和引腳分布圖見圖1；內(nei) 部功能圖見圖2 。

由於(yu) 將振蕩電路、控製電路、驅動電路和功率器件全部集成於(yu) 模塊內(nei) 部；SA08的可靠性大為(wei) 提高；且接口非常簡潔。樣機電源以SA08為(wei) 核心；由整流電路、輔助電源、中頻信號發生器、反饋控製電路和輸入輸出濾波電路等部分構成。原理圖見圖3。

圖3　係統原理圖