直流脉宽调速系统的组成如图1所示，由主电路、控制及保护电路、信号检测电路三大部分组成。 1. 主电路。二极管整流桥把输入的交流电变为直流电，电阻R1为起动限流电阻，C1

为滤波电容。可逆PWM变换器主电路系采用MOSFET所构成的H型结构形式，它是由四个功率MOSFET管（VT1、VT2、VT3、VT4）和四个续流二极管（VD1、VD2、VD3、VD4）组成的双极式PWM可逆变换器，根据脉冲占空比的不同，在直流电机M上可得到正或负的直流电压。

2. 控制及保护电路。 SG3525为脉宽调制器。由R4、C4、VD5，R5、C5、VD6构成逻辑延时环节。由非门1、2及与门电路3、4构成保护环节。此外，还有隔离及驱动电路。图中的G为电压给定器，ASR为转速调节器，ACR为电流调节器。

3. 检测回路。在VT1和VT4的源极回路中，串接两个取样电阻，其上的电压分别反映流过VT2、VT4的电流，经过差分放大输出一反映电流大小的电压Ufi，可作为双闭环系统的电流反馈信号。

速度由与电动机同轴连接的永磁发电机TG测量，再经过速度变换器FBS变换为转速反馈信号Ufn。

回路中的电阻R2有两个作用。第一，可以用来观察波形，R2的阻值取1Ω，其上的电压波形反映了主回路的电流波形。第二，作为过流保护用。当R2的电压超过整定值后，过流保护电路动作，关闭脉冲，从而保护功率MOSFET管。

三．脉宽调制器SG3525的应用特点及控制功能分析 ⒈ 器件内部结构

SG3525的内部结构如图2所示， 它主要由基准电压调整器、震荡器、误差放大器、比较器、锁存器、欠压锁定电路、闭锁控制电路、软启动电路、输出电路构成。

⒉ 欠压锁定功能

基准电压调整器受15端的外加直流电压Vc的影响，当Vc低于7V或严重欠压时，基准电压调整器的精度值就的不到保证，由于设置了欠压锁定电路，当出现欠电压时，欠电压锁定功能使A端线由低电压上升为逻辑高电平经过或非门输出转化为P1=A?B?C?D=P2=1?B?C?D=0 ,SG3525的13脚输出为高电平，功率驱动电路输出至功率场效应管的控制脉冲消失，逆变器无电压输出。 ⒊ 系统的故障关闭功能

为便于从主回路受检测到的故障信号，集成控制器内部T3晶体管基极经一电阻连接10引脚。过流保护环节检测到的故障信号使10脚为高电平，由于T3基极与A端线相连，故障信号产生的关闭过程与欠电压锁定过程类似。

在本电路中，过流保护环节还输出一个信号到与门的输入端，当出现过流信号时，检测环节输出一低电平信号到与门的输入端，使脉冲消失，与SG3525的故障关闭功能一起构成双重保护。

⒋ 软起动功能

软起动功能的实现主要由晶体管T3和外接电容C3及锁存器来实现的。当出现欠压或者有过流故障时，A端线高电平传到T3晶体管基极，T3导通为8引脚外接电容C3提供放电的途径，C3经T3放电到零电压后，限制了比较器的PWM′脉冲电压输出，该电压上升为恒定的逻辑高电平，PWM′高电平经PWM锁存器输出至D端线仍为恒定的逻辑高电平，C3电容重新充电之前，D端线的高电平不会发生变化，封锁输出。当故障消除后， A端线恢复为低电压正常值，T3截止，C3电容由50μA电流源缓慢充电，C3充电对PWM′和D端线脉冲宽度产生影响，同时对P1和P2输出脉冲产生影响，其结果是使P1和P2脉冲由窄缓慢变宽，只有C3充电结束后，P1和P2的脉冲宽度才不受C3充电的影响。

这种软启动方式，可使系统主回路电机及功率场效应管避免承受过大的冲击浪涌电流。

⒌ 波形的产生及控制方式分析

如图一所示，锯齿波作为载波信号Ut，调制信号由9脚输入，此图中，调制信号由可调电位器RP上的电压信号Ur′和外加的给定信号Ug叠加而成，RP上的电压信号用于确定脉宽调制波的初始占空比，Ug可正可负，用于控制逆变器输出电压的大小和极性，Ug也可以由摸拟或数字调节器的输出来控制，构成闭环自动控制系统。

集成控制器SG3525的输出侧采用推拉式电路，可使关断速度加快。11脚、14脚与12脚连接。PWM脉冲由13脚输出，这样能够保证13脚的输出与锁存器的输出一致。

有关的电压波形如图3所示。锯齿波与调制波的交点比较功能由比较器完成，Ut〉Ur时，比较器输出的PWM′波形由逻辑低电平变为高电平，Ut〈Ur时，比较器输出的PWM′波形由逻辑高电平变为低电平。为保证PWM′波宽不至于太窄，用PWM锁存器锁存高电平值，并在CP脉冲下跳时对锁存器清零，以进行下一个比较点的锁存。

UUtUrCPPWM'QQP1P2P1+P2PWM

如图所示，要改变输出脉冲PWM的占空比， 只要改变调制信号Ur的电压大小即可实现 。 ⒍ 延时回路

在可逆变换器中，跨接在电源Us两端的上、 下两个功率场效应管经常交替工作，由于功率场效 应管的关断要有一定的时间。在这段时间内功率场 效应管并未完全关断。如果在此期间另一个功率场

图3 SG3525内部有关的波形及PWM波形的形成效应管已经导通，则将造成上下两管Ua直通，从而使 电源正负极短路。为了避免发生这种Ub1Ub4VT1情况。设置了 VT4由R、C电路构成的逻辑延时环节。保证在对一个 b3Ub2UtonVT2管子发出关闭脉冲后，延时2μS左

右的时间后再

发出对另一个管子的开通脉冲。 如图4所示，Ua为SG3525的13脚输出占空比可调的脉冲波形（占空比调节范围不小于0.1~0.9），经过RC移相后，输出两组互为到相、死

区时间为4μS左右的脉冲，经过光耦隔离后，分别驱动四只VT1、VT4驱动信号相同，VT2、VT3 四． 直流电动机转速控制及正反控制的实现四个功率场效应管的基极驱动电路分为两组。其驱动电压Ub1=Ub4；VT2和VT3所示。

调节正负脉冲的电压宽度可实现可逆运行，当正脉冲较宽时，则电枢两端的平均电压为正，电动机正转。为零，则电动机停转。当正脉冲较窄时，转。

双极式可逆变换器电枢平均端电压可近似用公式表示为：Uond?tTUT?tons?TUs调速时，只要改变脉宽调制波的占空比就可很方便的改变平均电压的大小VT3UABt1t2Us-Us图4 驱动波形及逆变器输出MOSFET

VT1和VT4同时导通和关断，Ub2=Ub3. 波形如图ton如果正负脉冲的宽度相等，ton〈T/2时，平均电压为负，电动机反

2tonT?1???Us?ｋUS 4T/2时，

管，其中驱动信号相同。 同时动作，其驱动电压 〉平均电压????