4 脉冲控制器及保护
4. 1 利用UC3875产生占空比可调的PWM波的工作过程
1脚输出 5V基准电压，可作为内部或外部电路的其他元件的电源。2脚作
为电压反馈控制端，当引输出信号高到一定值时，由内部RS触发器及门电路作用使C输出与A输出反相，即A、C输出信号移相180度；同样，当引脚2输出信号低于1V时，通过内部RS触发器及门电路作用使C输出与A输出同相，即A、C输出信号移相0度。可见通过控制引脚2端的输出可以控制A、C间相位在0~180度之间变化。B、D的工作原理与A、C相似。 3脚作为误差放大器的反相输入端，通常利用分压电阻检测输出电源电压。4脚作为误差放大器的同相输入端，和1脚基准电压相连，检测3脚的输出电源电压。5脚作为电流检测端，其基准设置为内部固定2.5V（由 分压），当电压超过2.5V时输出即被关断，软起动6脚复位，即可实现过流保护。7脚和15脚作为输出延迟控制端，通过设置该脚对地之间的电流来设置死区，加在同一桥臂两管驱动脉冲之间，以实现零电压开通时的瞬态时间。8、9、13、14脚作为输出端，可驱动MOSFET和变压器。10脚作为电源电压端，为输出级提供所需电源。11脚 作为芯片供电电源，为芯片内部数字、模拟电路部分提供电源，内部有欠压锁定电路，其开启阈值为10.75V，关闭阈值为9.25V。开启和关闭之间有1.5V的回差，可有效防止电路在阈值电压附近工作时的跳动。16脚作为频率设置端，需外接电阻和电容来设置振荡频率。17脚作为输出时，提供时钟信号；作为输入，提供同步点。18脚作为陡度端，需外接一个电阻以产生斜波。19脚作为斜波端，需外接电容到地。20脚作为信号地，是所有电压的参考基准。 4．2 UC3875
的控制电路
UC3875的外围控制电路的原理图主要部分如图4. 1所示，其中要注意的是8、9、13、14脚，其作为输出端，我们可选择一路输出来驱动MOSFET管作为开关管来开关斩波开关电源的输入信号，从而达到通过调节该脚的输出PWM的占空比来调节开关电源的输出电压。
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图4. 1控制电路的原理图
4．3 UC3785的介绍
管脚功能如下：1脚（Vref），基准电压；2脚（E/A OUT），误差放大器的反相输出；3脚（E/A-）误差放大器的反相输入；4脚（E/A ）误差放大器的同相输入；5脚（C/S ）电流检测；6脚（SOFRSTART）软起动；7脚（DELAY SET C/D）输出延迟控制；8脚（OUT D）输出D；9脚（OUT C）输出C；10脚（Vcc ）电源电压；11脚（ Vin）芯片供电电源；12脚（PWR GND）电源地；13脚（OUTB）输出B；14脚（OUTA）输出A；15脚（DELAY SETA/B）输出延迟控制；16脚（FREQ SET）频率设置端；17脚（CLOCK/SYNC）时钟/同步；18脚（SLOPE）陡度；19脚（斜波）20脚（信号地），内部结构方框图如下图所示 ：
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图4. 2 UC3875内部结构方框图
UC3875的核心是相位调制器, 其13脚B输出信号与14脚A输出信号反相, 9脚C输出信号与8脚D输出信号反相, 这四个驱动信号经扩流后由驱动变压器去驱动 ～ MOS管。相位控制的特点体现在UC3875的四个输出端具有相同的驱动脉冲分别驱动A／B、C／D两个半桥，通过移相错位控制有源时间，使全桥的四个开关轮流导通。每个输出级导通前都有一个死区，而且可以调整死区时间。在该死区时间内确保下一个功率开关器件的输出电容放电完毕，为即将导通的开关器件提供电压开通条件。因此，每对输出级（A/B，C/D）的谐振开关作用时间，可以单独控制。在全桥变换拓扑模式下，移相控制的优点得到最充分的体现。UC3875在电压模式和电流模式下均可工作，并具有过电流关断以实现故障的快速保护。
移相控制全桥变换电路是目前应用最为广泛的软开关电路之一，它的特点是电路简单，与传统的硬开关电路相比，并没有增加辅助开关等元件。原理如图1所示，主要由四个相同的功率管和一个高频变压器压器组成。E为输入直流电压， T1～T4 为开关管， D1～D4 为体内二极管，C1 ～C4 为开关的输出电容。以第一个桥臂为例介绍，利用变压器漏感和功率输出电容C1 谐振，漏感储能向电容
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C1释放过程中，使电容上的电压逐步下降到零，体内二极管D1开通，创造了T1 的ZVS条件。
图4.3 移相控制全桥变换电路原理图
图4.5为移相控制全桥电路的控制波形，移相控制全桥电路的控制方式有以下几个特点：
（1）在同一开关周期Ts 内，每一个开关的导通的时间略小于Ts /2，而关断时间都略大于 Ts/2。
（2）同一个半桥中上下两个开关不能同时处于通态，每一个开关关断到另一个开关开通都要经过一定的死区时间。
（3）比较互为对角的两对开关T1 、T2 和 T3、T4 开关函数波形， T1的波形比T2 超前0～Ts /2时间，而T3 的波形比 T4超前0～ Ts/2时间，因此 T1和T3 称为超前桥臂，而 T2和 T4称为滞后桥臂。
图4.4 移相控制全桥电路的控制波形
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5调功控制系统设计
超声波电源工作时，必须在有效工作时间内使逆变器提供的有功功率保持恒定。因为当负载变化或电网电压变化时，超声波电源的输出功率就会发生变化，反映在换能器上就是机械振动忽大忽小，为了使换能器工作稳定，在设计超声波电源时，必须设计功率调节电路，使超声波电源系统工作稳定。
5．1功率控制问题
设串联谐振超声波电源中逆变器的输入直流电压为Ud，由电路分析可知逆
`变器输出电压UH近似为交变的方波，那么UH的基波幅值为：
. UH1m?4?Ud 5. 1
?输出电压基波有效值为： UH1?22?'Ud 5. 2
由于逆变器工作频率接近负载电路的固有频率，负载对高次谐波电流呈现高阻抗，而对基波电流阻抗很小，基波电流占据主要地位，因此，逆变器输出功率近似为基波功率，可近似认为：
PH?UH1?IH1?cos? 5. 3 PH?22UdIH1cos?? 5. 4
由式4．4可知，改变玩和矿角都可以调节输出功率。从第二章内容可以看出，我们采用不控整流加斩波器的方式，通过调节Buck变换器的驱动脉冲的占空比来调节配，从而调节电源输出功率。
5．2 电流电压双闭环调功系统
电流电压双闭环调功系统结构框图如图“所示。系统由两个闭环组成。一个闭环在里面，被称为副环，在控制过程中起着“粗调’’作用；一个闭环在外面，被称为主环，用来完成“细调\任务，以最终保证被控量满足性能要求。主环和副环都有各自的控制对象、控制变量和控制器。主控制器的输出作为副控制器的设定值，而副控制器的输出信号则是送到执行机构去控制生产过程。
如图“所示，采用直流电压调节为内环，电流调节为外环的双闭环PI调节
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