摘要：討論了峰值電流模式的原理及優(yōu)缺點(diǎn)，并針對(duì)uc3846設(shè)計(jì)了斜坡補(bǔ)償電路及焊機(jī)保護(hù)電路。
關(guān)鍵詞：峰值電流模式 uc3846 斜坡補(bǔ)償

前言：

　　逆變焊機(jī)的最主要組成部分是逆變弧焊電源，它的功能是把工頻交流電整流，再通過(guò)功率晶體管的開(kāi)關(guān)逆變成高頻交流方波，然后通過(guò)變壓器降壓，整流二極管整流，通過(guò)焊槍和工件產(chǎn)生焊接電弧，包括恒壓，恒流外特性。逆變弧焊電源一般采用脈寬調(diào)制（pwm）方式，通過(guò)調(diào)節(jié)直流電平來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓或電流，逆變電源pwm控制方式有電壓型和電流型兩種，電壓型只通過(guò)將輸出電壓反饋和給定電壓反饋比較來(lái)控制pwm脈沖變化從而控制逆變開(kāi)關(guān)和電源的輸出。電流型pwm控制是用一個(gè)電流傳感器去檢測(cè)變壓器原邊的電流，反饋到pwm芯片，參與pwm調(diào)節(jié)，形成電壓電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。

　　1．電流型控制有許多的優(yōu)點(diǎn)：

　　1.1逐個(gè)脈沖控制，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，調(diào)節(jié)性能好：因?yàn)闄z測(cè)的是原邊電流，所以不會(huì)出現(xiàn)電壓型控制電路中由于濾波電感的存在而導(dǎo)致響應(yīng)速度慢的問(wèn)題，因此電流型控制有輸出精度高，穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。

　　1.2具有瞬態(tài)的保護(hù)能力，能迅速對(duì)電力電子器件進(jìn)行保護(hù)：因?yàn)閮?nèi)環(huán)逐個(gè)脈沖控制，當(dāng)變壓器原邊電流過(guò)流時(shí)，能迅速對(duì)電力電子器件進(jìn)行保護(hù)。

　　1.3能防止高頻變壓器偏磁的發(fā)生：高頻變壓器發(fā)生偏磁時(shí)，勵(lì)磁電流增加，容易燒毀變壓器，電流型控制中采用檢測(cè)原邊電流的方法，能自動(dòng)對(duì)稱變壓器的動(dòng)態(tài)磁平衡。

　　1.4有利于并聯(lián)均流：在多個(gè)電源模塊并聯(lián)時(shí)可提供自動(dòng)均流功能

　　2．控制電路的設(shè)計(jì)

　　2.1 uc3846電流控制芯片的工作原理

　　電流模式控制分為峰值電流模式控制和平均電流模式控制。uc3846采用的是峰值電流模式控制法，即將實(shí)際的電感電流和電壓外環(huán)設(shè)定的電流值分別接收到pwm比較器的兩段進(jìn)行比較，如圖：

　　變壓器一次側(cè)電流采樣信號(hào)被放大三倍后與電壓誤差放大信號(hào)比較，然后去控制pwm脈寬調(diào)制信號(hào)的脈寬。電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)同時(shí)起作用調(diào)節(jié)pwm脈寬，如果內(nèi)環(huán)變壓器一次側(cè)出現(xiàn)過(guò)流，而外環(huán)電壓信號(hào)由于存在輸出電感響應(yīng)速度比內(nèi)環(huán)慢，這個(gè)電流信號(hào)被霍爾傳感器檢測(cè)到后經(jīng)過(guò)放大與外環(huán)電壓誤差放大信號(hào)比較后會(huì)迅速調(diào)節(jié)pwm脈寬，因此uc3846比電壓型pwm控制芯片響應(yīng)速度更快，在變壓器磁芯偏磁時(shí)，能同時(shí)調(diào)節(jié)變壓器一次側(cè)和二次側(cè)的電流。但是同時(shí)，uc3846同時(shí)擁有電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)，因此從控制上來(lái)說(shuō)更為復(fù)雜，在占空比大于50%時(shí)容易造成工作電流擾動(dòng)，尖峰電流值和平均值誤差大，并且在二分之一開(kāi)關(guān)頻率處容易發(fā)生次諧波振蕩，為了提高電路的穩(wěn)定性有必要進(jìn)行斜坡補(bǔ)償。

　　2.2斜坡補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)

　　uc3846自身提供了良好的斜率補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，因?yàn)樵诙〞r(shí)電容c_t上恰好有一個(gè)正的與振蕩器同步、同頻率的斜坡電壓，只要將該電壓信號(hào)分壓之后與峰值電流信號(hào)進(jìn)行疊加就可以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。從uc3846的脈寬調(diào)制原理來(lái)看斜坡補(bǔ)償有兩種實(shí)現(xiàn)辦法，一種是將斜坡補(bǔ)償信號(hào)加到電流檢測(cè)信號(hào)中，另一種是將斜坡補(bǔ)償信號(hào)從誤差電壓信號(hào)中減去，第一種辦法在實(shí)現(xiàn)電流限制功能時(shí)易產(chǎn)生誤差，第二種方法中，必須電壓放大器的增益，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較麻煩。因此采用改進(jìn)后的第一種辦法，如圖3接入射極跟隨器減小晶振端的輸出阻抗。射極電阻取r₂的十分之一，為減少補(bǔ)償電路對(duì)c_t上的斜坡電壓線性度和穩(wěn)定性的影響，r₂的阻值要足夠大。

圖3

下面計(jì)算r2參數(shù)值：

　　1． 計(jì)算輸出電感電流斜坡下降斜率：

　　式中為輸出電壓，為濾波電感

　　2． 把輸出濾波電感電流下降斜率折算到變壓器一次側(cè)

　　式中為變壓器一二次側(cè)的匝數(shù)之比

　　3． 計(jì)算折算到一次側(cè)的電流檢測(cè)信號(hào)電壓值

　　4． 計(jì)算振蕩鋸齒波斜坡電壓的斜率