一種新型高壓大功率小信號(hào)放大電路

摘要：簡(jiǎn)要分析了UC3637雙PWM控制器和IR2110的特點(diǎn)，工作原理。由UC3637和IR2110共同構(gòu)建一種高壓大功率小信號(hào)放大電路，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其可行性。

關(guān)鍵詞：小信號(hào)放大器；雙脈寬調(diào)制；懸浮驅(qū)動(dòng)；高壓大功率

0 引言

現(xiàn)有的很多小信號(hào)放大電路都是由晶體管或MOS管的放大電路構(gòu)成，其功率有限，不能把電路的功率做得很大。隨著現(xiàn)代逆變技術(shù)的逐步成熟，尤其是SPWM逆變技術(shù)，使信號(hào)波形能夠很好地在輸出端重現(xiàn)，并且可以做到高電壓，大電流，大功率。SPWM技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法有兩種，一種是采用模擬集成電路完成正弦調(diào)制波與三角波載波的比較，產(chǎn)生SPWM信號(hào)；另一種是采用數(shù)字方法。隨著應(yīng)用的深入和集成技術(shù)的發(fā)展，已商品化的專(zhuān)用集成電路（ASIC）和專(zhuān)用單片機(jī)（8X196/MC/MD/MH）以及DSP，可以使控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，集成度高。由于數(shù)字芯片一般價(jià)格比較高，所以在此采用模擬集成電路。主電路采用全橋逆變結(jié)構(gòu)，SPWM波的產(chǎn)生采用UC3637雙PWM控制芯片，并采用美國(guó)IR公司推出的高壓浮動(dòng)驅(qū)動(dòng)集成模塊IR2110，從而減小了裝置的體積，降低了成本，提高了系統(tǒng)的可靠性。經(jīng)本電路放大后，信號(hào)可達(dá)3kV，并保持了良好的輸出波形。

1 UC3637的原理與基本功能

UC3637的原理框圖如圖1所示。其內(nèi)部包含有一個(gè)三角波振蕩器，誤差放大器，兩個(gè)PWM比較器，輸出控制門(mén)，逐個(gè)脈沖限流比較器等。

圖1 UC3637原理框圖

UC3637可單電源或雙電源工作，工作電壓范圍±（2.5～20）V，特別有利于雙極性調(diào)制；雙路PWM信號(hào)，圖騰柱輸出，供出或吸收電流能力100mA；逐個(gè)脈沖限流；內(nèi)藏線性良好的恒幅三角波振蕩器；欠壓封鎖；有溫度補(bǔ)償；2.5V閾值控制。

UC3637最具特色的是三角波振蕩器，三角波產(chǎn)生電路如圖2所示。三角波參數(shù)按式（1）及式（2）計(jì)算。

I_s=（1）

f=（2）

式中：V_TH為三角波峰值的轉(zhuǎn)折（閾值）電壓；

V_s為電源電壓；

R_T為定時(shí)電阻；

C_T為定時(shí)電容；

I_s為恒流充電電流；

f為振蕩頻率。

圖2 三角波產(chǎn)生電路

UC3637具有一個(gè)高速、帶寬為1MHz、輸出低阻抗的誤差放大器，既可以作為一般的快速運(yùn)放，亦可作為反饋補(bǔ)償運(yùn)放。UC3637實(shí)現(xiàn)其主要功能的就是兩個(gè)PWM比較器，實(shí)現(xiàn)電路如圖3所示。其他還有如欠壓封鎖，2.5V閾值控制等功能，這些功能在應(yīng)用電路中也給予實(shí)現(xiàn)。

圖3 PWM產(chǎn)生電路

2 IR2110的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用

IR2110的內(nèi)部功能框圖如圖4所示。它由三個(gè)部分組成：邏輯輸入，電平平移及輸出保護(hù)。

圖4 IR2110內(nèi)部功能框圖

IR2110具有獨(dú)立的低端和高端輸入通道；懸浮電源采用自舉電路，其高端工作電壓可達(dá)600V，在15V下靜態(tài)功耗僅116mW；輸出的電源端（腳3V_cc，即功率器件的柵極驅(qū)動(dòng)電壓）電壓范圍10～20V；邏輯電源電壓范圍（腳9V_DD）3.3～20V，可方便地與TTL或CMOS電平相匹配，而且邏輯電源地和功率地之間允許有±5V的偏移量；工作頻率高，可達(dá)100kHz；開(kāi)通、關(guān)斷延遲小，分別為120ns和94ns；圖騰柱輸出峰值電流為2A。