UC3875在超声电源功率控制系统中的应用摘要根据超声波发生器的功率控制系统原理，阐述了移相控制策略对超声波发生器输出电压波形的影响，介绍了移相控制专用芯片3875的电路结构和使用设计方法。关键词移相；控制；3875利用超声波电源切割复合材料时，为了保证换能器的输出振幅恒定，要求超声波发生器具有功率自调节功能；同时，为了切割不同的纤维材料，还要求振幅具有可调功能；这些都要求超声波发生器带有功率输出控制系统，在这个系统中，需控制的参量一般是换能器的电流值，而换能器电流值的恒定，则要通过控制换能器两端的电压来实现。本文通过全桥移相的移相角来改变正弦波的幅值，从而改变换能器两端的电压以达到控制换能器电流的目的。范文先生网收集整理１输出功率控制系统图１所示是一个超声电源功率控制系统的结构框图。其中的移相脉冲产生电路在用全桥式逆变电路作主回路时，需要产生如图２所示的电压波形来驱动ＩＧＢＴ。为了防止桥臂直通，要求同一桥臂的上下两个开关管Ｔ１Ｔ２和Ｔ３Ｔ４应具有延时互锁导通功能。一般延时互锁导通时间ｔｄ是固定的大约一两个微秒，同时不同桥臂的上下两个开关管的导通应具有可以改变的延时即移相角，此外还要求控制电路的波形能够满足ｔΦ。移相控制专用芯片ＵＣ３８７５完全能够完成上述功能。２功率控制系统中ＵＣ３８７５的应用ＵＣ３８７５是美国Ｕｎｉｔｒｏｄｅ公司针对移相控制方案推出的专用芯片，其内部结构如图３所示。２．１工作频率设计本电源工作频率设计为２０ｋＨｚ±５００Ｈｚ。当ＵＣ３８７５同步端的时钟频率高于其固有频率时，ＵＣ３８７５的工作频率等于外加到同步端的时钟频率；当ＵＣ３８７５同步端的时钟频率低于其固有频率时，ＵＣ３８７５的工作频率是其本身的固有频率。因此，本设计利用这一特点将压控振荡器的输出加到ＵＣ３８７５的同步端１７脚上；为了防止ＵＣ３８７５的工作频率太低而使高频变压器饱和，笔者将ＵＣ３８７５的固有频率设计在１９ｋＨｚ左右。此时取ＣＦ为０．１μＦＲＦ为２．１ｋΩ。图４所示是ＵＣ３８７５在功率控制系统中的应用电路。２．２死区时间设置在死区设置脚与信号地之间并联一个电阻ＲＡＢ和一个电容ＣＡＢ可设置死区时间。其公式如下Ｔ＝６２．５×１０－１２×Ｒ／ＶＤＥＬＡＹ式中，ＶＤＥＬＡＹ为延迟端电压取２．４Ｖ，死区时间Ｔ可取２μｓ时，电阻ＲＡＢ为７６．８ｋΩ。２．３驱动ＥＸＢ８４１的设计为了能方便控制输出，在ＵＣ３８７５与驱动电路ＥＸＢ８４１之间可加一级与非门由于ＥＸＢ８４１的输入一般是１０ｍＡ，因此，与非门的输出能力已足够满足系统要求。当输出控制为０时输出被锁死，当输出为１时，输出被打开。ＥＸＢ８４１的保护信号通常加到ＵＣ３８７５的过流保护端，当ＥＸＢ８４１没有保护输出时，加到ＵＣ３８７５过流保护端的电压为零；当有保护输出时，加到ＵＣ３８７５过流保护端的电压为１５Ｖ，此电压应高出ＵＣ３８７５的２．５Ｖ过流保护电压。图43875作为控制芯片的应用电路２．４软启动设置如在软启动功能脚与信号地之间接一电容ＣＳ，那么，当软启动正常工作时，芯片将用一个９μＡ电流给ＣＳ充电，最后达到４．８Ｖ。这一特性决定了输出移相角将从零逐渐增加，直到最后稳定工作。而在电流故障情况下，软启动端将降为０Ｖ。电容ＣＳ的值通常设计为０．１μＦ。３调节器设计为了减小系统的稳态误差和增加系统稳定性，本系统采用比例积分调节器，其电路如图５所示，该电路的电源电压可用ＵＣ３８７５的基准电压５Ｖ经可变电阻分压所得，而将输出控制电压直接加到ＵＣ３８７５的第４脚。４结束语实验表明，在本系统未加载时，其换能器两端的电压为３００伏左右，但在加载后，其换能器两端的电压为４００伏左右，而电流值没有变化，这一点证明本功率控制系统设计的正确性。
