1、PWM功率放大器電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),第12組：姜涵澤 11010301 姚 想 11010312,問題：,1. 什么是PWM功率放大器？加熱器（電烙鐵）為什么通常采用PWM放大器作功率放大？ 2. 簡述無觸點(diǎn)繼電器的工作原理。使用無觸點(diǎn)繼電器應(yīng)注意哪些問題？ 3. 怎樣設(shè)計(jì)PSOC的PWM輸出模塊？怎樣在程序中操作PWM模塊的輸出？ 4. PWM的占空比與無觸點(diǎn)繼電器的輸出電壓，輸出功率之間有什么關(guān)系？它怎樣影響烙鐵的溫度？ 5. 怎樣測試和驗(yàn)證PWM放大器工作是否正常？,1. 什么是PWM功率放大器？加熱器（電烙鐵）為什么通常采用PWM放大器作功率放大？,什么是PWM功率放大器？,PWM是一種

2、對模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。PWM信號(hào)仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候，斷的時(shí)候即是供電被斷開的時(shí)候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。,什么是PWM功率放大器？,圖1顯示了三種不同的PWM信號(hào)。圖1a是一個(gè)占空比為10%的PWM輸出，即在信號(hào)周期中，10的時(shí)間通，其余90的時(shí)間斷。圖1b和圖1c顯示的分別是占空比

3、為50%和90%的PWM輸出。這三種PWM輸出編碼的分別是強(qiáng)度為滿度值的10%、50%和90%的三種不同模擬信號(hào)值。例如，假設(shè)供電電源為9V，占空比為10%，則對應(yīng)的是一個(gè)幅度為0.9V的模擬信號(hào)。,加熱器為什么通常采PWM放大器作功率放大？,甲類功放（A類）：晶體管在工作過程中處在導(dǎo)通狀態(tài)。波形無失真，但由于靜態(tài)工作點(diǎn)較高，效率低。 乙類功放（B類）：晶體管僅在輸人信號(hào)的半個(gè)周期導(dǎo)通，波形失真嚴(yán)重。但由于靜態(tài)工作點(diǎn)低，功耗最小，效率最高可達(dá)75。 D類放大器，其工作原理基于開關(guān)晶體管，可在極短的時(shí)間內(nèi)完全導(dǎo)通或完全截止。兩只晶體管不會(huì)在同一時(shí)刻導(dǎo)通，因此產(chǎn)生的熱量很少。 加熱器（電烙鐵）為什

4、么通常采用PWM放大器作功率放大原因是： PWM放大器相對電源利用率比較高，發(fā)熱量小,2.簡述無觸點(diǎn)繼電器的工作原理。使用無觸點(diǎn)繼電器應(yīng)注意哪些問題？,簡述無觸點(diǎn)繼電器的工作原理,無觸點(diǎn)繼電器，即固態(tài)繼電（Solid State Relay，縮寫：SSR）是由半導(dǎo)體控制負(fù)載流經(jīng)固態(tài)開關(guān)的無接點(diǎn)繼電器，輸入端系利用發(fā)光二極管、光晶體管、功率晶體等半導(dǎo)體電路所組成光耦合器，經(jīng)內(nèi)部控制電路觸發(fā)輸出端的硅控整流器（SCR）或雙向硅控整流器（TRIAC）進(jìn)而導(dǎo)通負(fù)載電流，因此可以接受低壓直流或交流信號(hào)輸入之后，進(jìn)而導(dǎo)通高壓、高功率之輸出電流，具隔離輸出入及控制高功率輸出電流之效果,簡述無觸點(diǎn)繼電器的工作

5、原理,與繼電器的基本原理相同，具有兩個(gè)輸入端與兩個(gè)輸出端，輸入與輸出中間為光隔離，輸入端加上直流或交流信號(hào)達(dá)到額定電流值后，輸出端就能從斷路轉(zhuǎn)變成通路狀態(tài)， 所以可以讓小電流信號(hào)通過而激勵(lì)電磁線圈，控制其接點(diǎn)導(dǎo)通或斷開，進(jìn)而控制大電流負(fù)載。 讓相隔離之大小不同的電力系統(tǒng)間轉(zhuǎn)換高功率輸出及隔離輸出入，以自動(dòng)調(diào)節(jié)、保護(hù)電路安全。,使用無觸點(diǎn)繼電器應(yīng)注意哪些問題？,使用無觸點(diǎn)繼電器應(yīng)注意哪些問題？,（1）測試直流SSR接通和關(guān)斷電壓時(shí)，輸入電壓不能長時(shí)間處于接通與關(guān)斷之間，否則輸出端功耗急劇上升，容易燒壞輸出開關(guān)元件。 （2）測試中不要隨意加快動(dòng)作速率（一般輸入信號(hào)的一個(gè)周期長應(yīng)為接通和關(guān)斷時(shí)間之和

6、的10倍以上）,否則因動(dòng)態(tài)開關(guān)損耗大無法工作，甚至燒壞輸出開關(guān)元件。 （3）在實(shí)際使用時(shí)，必須使產(chǎn)品的實(shí)際使用條件完全符合產(chǎn)品各項(xiàng)參數(shù)和特性曲線的要求。 （4）SSR受溫度影響較大，使用時(shí)要考慮好散熱(一般負(fù)載電流5A時(shí)應(yīng)裝散熱片)，當(dāng)環(huán)境溫度高時(shí)，SSR的負(fù)載能力必然相應(yīng)下降，因此選用SSR時(shí)須留有一定的余量。 （5）當(dāng)繼電器處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，將承受P=V（管壓降）I（負(fù)載）的耗散功率。因此必須根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境，合理選用散熱器的尺寸或降低負(fù)載電流使用。,3. 怎樣設(shè)計(jì)PSOC的PWM輸出模塊？怎樣在程序中操作PWM模塊的輸出？,怎樣設(shè)計(jì)PSOC的PWM輸出模塊？,Implementation

7、Resolution,PWM Mode,PWM Mode,PWM Mode,CMP Type,Advanced,怎樣在程序中操作PWM模塊的輸出？,Mian.c,PWM.c,Cap.c,WriteCompare,4. PWM的占空比與無觸點(diǎn)繼電器的輸出電壓，輸出功率之間有什么關(guān)系？它怎樣影響烙鐵的溫度？,PWM的占空比與無觸點(diǎn)繼電器的輸出電壓，輸出功率之間有什么關(guān)系？,圖1顯示了三種不同的PWM信號(hào)。圖1a是一個(gè)占空比為10%的PWM輸出，即在信號(hào)周期中，10的時(shí)間通，其余90的時(shí)間斷。圖1b和圖1c顯示的分別是占空比為50%和90%的PWM輸出。這三種PWM輸出編碼的分別是強(qiáng)度為滿度值的10%、50%和90%的三種不同模擬信號(hào)值。例如，假設(shè)供電電源為9V，占空比為10%，則對應(yīng)的是一個(gè)幅度為0.9V的模擬信號(hào)。,圖2是一個(gè)可以使用PWM進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的簡單電路。圖中使用9V電池來給一個(gè)白熾燈泡供電。如果將連接電池和燈泡的開關(guān)閉合50ms，燈泡在這段時(shí)間中將得到9V供電。如果在下一個(gè)50ms中將開關(guān)斷開，燈泡得到的供電將為0V。如果在1秒鐘內(nèi)將此過程重復(fù)10次，燈泡將會(huì)點(diǎn)亮并象連接到了一個(gè)4.5V電池(9V的50%)上一樣。這種情況下，占空比為50%，調(diào)制頻率為10Hz。,PWM的占空比與無觸點(diǎn)繼電器的輸出電壓，輸出功率