電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道(文/黃山明)所謂推拉儲(chǔ)能式PWM功率驅(qū)動(dòng)電路是一種常見(jiàn)的電力電子變換器電路結(jié)構(gòu),主要用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電或用于調(diào)節(jié)直流電的電壓和電流。這種類型的電路廣泛應(yīng)用于逆變器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電源供應(yīng)器等場(chǎng)合。
通常,推拉儲(chǔ)能式PWM功率驅(qū)動(dòng)電路包含兩個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)器件(如晶體管),它們成對(duì)工作,一個(gè)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),另一個(gè)則處于截止?fàn)顟B(tài)。這樣的結(jié)構(gòu)能夠有效地將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。同時(shí)電路中包含儲(chǔ)能元件,如電感和電容,它們用于存儲(chǔ)和釋放能量,以平滑輸出波形并提高效率。
而PWM技術(shù),指的是脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation,PWM)技術(shù),可以用來(lái)控制開(kāi)關(guān)器件的通斷時(shí)間,從而控制輸出電壓的幅度和頻率。PWM技術(shù)可以通過(guò)改變脈沖的寬度來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的平均值,同時(shí)保持較高的開(kāi)關(guān)頻率,以減少輸出紋波。
比較典型的推拉儲(chǔ)能式PWM功率驅(qū)動(dòng)電路如全橋逆變器,使用四個(gè)開(kāi)關(guān)器件組成橋式結(jié)構(gòu),可以產(chǎn)生正弦波或方波輸出;半橋逆變器,使用兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件加上一個(gè)中心抽頭電容器,同樣可以產(chǎn)生交流輸出;還有H橋逆變器,也是一種全橋結(jié)構(gòu),能夠輸出正負(fù)兩極性的電壓。
工作原理上,這種電路就是在一個(gè)完整的PWM周期內(nèi),開(kāi)關(guān)器件交替導(dǎo)通與截止。當(dāng)一個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí),能量從電源傳遞給負(fù)載或儲(chǔ)能元件;當(dāng)該開(kāi)關(guān)截止而另一個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí),能量從儲(chǔ)能元件傳遞給負(fù)載。最后通過(guò)調(diào)整開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間(即占空比),可以改變輸出電壓的有效值。
可以說(shuō),推拉儲(chǔ)能式PWM功率驅(qū)動(dòng)電路因其高效率、良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性以及靈活的控制方式,在現(xiàn)代電力電子設(shè)備中占有重要地位。
推拉儲(chǔ)能式PWM功率驅(qū)動(dòng)電路如何在便攜儲(chǔ)能設(shè)備中應(yīng)用?
從設(shè)計(jì)來(lái)看,便攜式儲(chǔ)能設(shè)備需要輕便、高效且能夠在各種環(huán)境下可靠運(yùn)行。而推拉儲(chǔ)能式PWM功率驅(qū)動(dòng)電路的加入主要就是為了實(shí)現(xiàn)高效的能量轉(zhuǎn)換和管理。
并且由于推拉儲(chǔ)能式PWM功率驅(qū)動(dòng)電路本身的特點(diǎn),可以被設(shè)計(jì)在逆變器、BMS、充電控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等產(chǎn)品中。
在逆變器的控制上,如基于GD32E505 MCU的圖騰柱無(wú)橋PFC變換器方案就是一個(gè)典型的應(yīng)用案例。這種類型的控制芯片能夠提供高性能的控制能力,適用于要求較高的功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用。
比如充電控制器中,通常采用PWM技術(shù)來(lái)管理太陽(yáng)能板等外部電源對(duì)電池的充電過(guò)程。例如,最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制器就使用PWM來(lái)調(diào)節(jié)充電電流,以最大化從太陽(yáng)能板提取的能量。
ADI公司的LT8491方案可以迅速實(shí)現(xiàn)高性能、高功率的太陽(yáng)能充電電路。該方案自帶高效的MPPT算法,不需要額外的專業(yè)軟件開(kāi)發(fā)。
如果便攜式儲(chǔ)能設(shè)備包含了電動(dòng)工具或電機(jī)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)景,那么PWM功率驅(qū)動(dòng)電路也可以用來(lái)控制電機(jī)的速度和扭矩。例如,在便攜式工具中,PWM技術(shù)可以通過(guò)調(diào)整占空比來(lái)精確控制電機(jī)的功率輸入。
此外,還有如集創(chuàng)北方推出了多款PWM恒流輸出LED顯示屏驅(qū)動(dòng)芯片,如ICND2153、ICND1063和ICND1065等。這些驅(qū)動(dòng)芯片特別適用于需要高精度電流控制的應(yīng)用,如LED顯示屏,同時(shí)也適用于需要精確電流調(diào)節(jié)的便攜式儲(chǔ)能應(yīng)用。
比亞成微電子的SM7025也是一款采用電流模式PWM控制方式的功率開(kāi)關(guān)芯片,該芯片集成高壓啟動(dòng)電路和高壓功率管,適用于低成本開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng),提供高性價(jià)比的解決方案。
可以看到大多數(shù)方案都強(qiáng)調(diào)高效率,這對(duì)于便攜式儲(chǔ)能設(shè)備尤為重要,因?yàn)檫@直接關(guān)系到電池壽命和續(xù)航能力。而現(xiàn)代的控制芯片往往高度集成,包括模擬前端、數(shù)字信號(hào)處理單元和保護(hù)電路等功能,簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)并提高了可靠性。并且支持多種控制模式,如PID控制、MPPT等,以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。
小結(jié)
推拉儲(chǔ)能式PWM功率驅(qū)動(dòng)電路因其高效率、良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性以及靈活的控制方式,在現(xiàn)代電力電子設(shè)備中占有重要地位。而在便攜式儲(chǔ)能中,不僅可以提高產(chǎn)品能量轉(zhuǎn)換效率,還能確保設(shè)備的可靠性和安全性。
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