用PWM放大器实现400Hz电源
摘要：介绍了美国Apex Microtechnolgy公司生产的大功率PWM脉宽调制型放大器的基本工作原理及如何用它来设计400Hz/115V电源的具体方法，并给出它的设计电路图。高压大电流ＰＷＭ混合电路放大器的实用性已经吸引了许多习惯采用线性放大器的工程师。由于ＰＷＭ脉宽调制放大器的效率为７０％到９７％，因而有效降低了放大器的内部功耗，减小了散热器及整个系统的尺寸，同时，采用混合电路放大器也提高了整个系统的可靠性和易操作性。
１ ＰＷＭ脉宽调制放大器工作原理
图１显示了一个基本的ＰＷＭ放大器模型,Ｖｉｎ是一个模拟ＤＣ输入，Ａｏｕｔ是一个占空比可调的脉冲串，Ｂｏｕｔ是一个同Ａｏｕｔ反相的脉冲串，ＰＷＭ振荡器决定着脉冲串的频率。实际上，Ａｐｅｘ的有些放大器也允许输入外部振荡器信号。当输入信号从小到大变化时，Ａｏｕｔ的占空比将从０到１００％变化，Ｂｏｕｔ则从１００％到０变化，Ａｏｕｔ－Ｂｏｕｔ是一个同Ａｏｕｔ相位相同的脉冲串，但幅度是Ｖｓｐ－ｐ的２倍。
如果在Ａｏｕｔ和Ｂｏｕｔ之间接一个直流有刷电机，那么，就可以通过输入信号控制电机的转速。若将输入信号设置为输入电压范围的中间电压，则在Ａｏｕｔ和Ｂｏｕｔ上会产生５０％占空比的脉冲串，此时电机将静止不动。当Ｖｉｎ达到最大值时，电机将以最高转速旋转，当Ｖｉｎ达到最小值时，电机将按反方向以最高转速旋转。设计时，可以直接将电机连到Ａｏｕｔ和Ｂｏｕｔ上，因为电机绕阻的电感会将脉冲电压转换成直流纹波电流。这样，它的幅度便可用来控制电机的.转速，并用极性控制电机的旋转方向，图１中的 ＬＣ滤波器可用于ＰＷＭ脉冲的滤波，以确保在负载上获得一个模拟信号。
２ ＳＡ０８放大器的引脚功能
图２是ＳＡ０８的外形图和引脚排列，各引脚的主要功能如下：
ＣＬＫ ＩＮ：外部振荡器输入脚；
ＣＬＫ ＯＵＴ：内部振荡器输出脚，其输出频率为４２ｋＨｚ；
＋ＰＷＭ：内部比较器的同相端；
－ＰＷＭ／ＲＡＭＰ：内部比较器反相端。ＳＡ０８放大器可在内部把ＣＬＫ ＩＮ输入振荡器的方波频率进行二分频，然后通过ＲＣ网络输入到ＰＷＭ／ＲＡＭＰ管脚；
ＧＮＤ：信号地；
ＩＬＩＭ／ＳＨＤＮ：关断管脚，可以实现限流及外部关断两种功能；
ＩＳＥＮＳＥＡ／ＩＳＥＮＳＥＢ：电流采样管脚；
ＡＯＵＴ／ＢＯＵＴ：放大器的两个输出管脚；
Ｖｃｃ：低压电源，典型值为１５Ｖ；
Ｖｓ：功率电源，电压范围为１６Ｖ～５００Ｖ。
３ ＳＡ０８的结构原理
ＳＡ０８脉宽调制放大器的工作电源最高可达５００Ｖ，连续工作电流最大为２０Ａ?峰值电流为２８Ａ。４２ｋＨｚ的内部振荡器频率二分频后可作为内部大功率ＩＧＢＴ管的开关频率。在每个半桥下面都有一个电流采样管脚，可以采样电流的大小和方向，以便实现四象限控制。器件在ＳＨＤＮ管脚上输入一个高电平信号可以关断Ｈ桥的四个输出ＩＧＢＴ管。同时，ＳＡ０８内部还具有过流和过热保护功能。由于ＳＡ０８采用１２管脚３平方英寸的ＭＯ－１２７密封金属壳封装，且管壳同内部电路电隔离，因此可以很方便地直接安装散热器。图３所示是ＳＡ０８的内部结构原理图。
４ 基于ＳＡ０８的４００Ｈｚ／１１５Ｖ电源电路