1、PWM功率放大器電路的設計與實現,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. 簡述無觸點繼電器的工作原理。使用無觸點繼電器應注意哪些問題？ 3. 怎樣設計PSOC的PWM輸出模塊？怎樣在程序中操作PWM模塊的輸出？ 4. PWM的占空比與無觸點繼電器的輸出電壓，輸出功率之間有什么關系？它怎樣影響烙鐵的溫度？ 5. 怎樣測試和驗證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、對模擬信號電平進行數字編碼的方法。通過高分辨率計數器的使用，方波的占空比被調制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。PWM信號仍然是數字的，因為在給定的任何時刻，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)的重復脈沖序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進行編碼。,什么是PWM功率放大器？,圖1顯示了三種不同的PWM信號。圖1a是一個占空比為10%的PWM輸出，即在信號周期中，10的時間通，其余90的時間斷。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度為滿度值的10%、50%和90%的三種不同模擬信號值。例如，假設供電電源為9V，占空比為10%，則對應的是一個幅度為0.9V的模擬信號。,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通狀態。波形無失真，但由于靜態工作點較高，效率低。 乙類功放（B類）：晶體管僅在輸人信號的半個周期導通，波形失真嚴重。但由于靜態工作點低，功耗最小，效率最高可達75。 D類放大器，其工作原理基于開關晶體管，可在極短的時間內完全導通或完全截止。兩只晶體管不會在同一時刻導通，因此產生的熱量很少。 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，發熱量小,2.簡述無觸點繼電器的工作原理。使用無觸點繼電器應注意哪些問題？,簡述無觸點繼電器的工作原理,無觸點繼電器，即固態繼電（Solid State Relay，縮寫：SSR）是由半導體控制負載流經固態開關的無接點繼電器，輸入端系利用發光二極管、光晶體管、功率晶體等半導體電路所組成光耦合器，經內部控制電路觸發輸出端的硅控整流器（SCR）或雙向硅控整流器（TRIAC）進而導通負載電流，因此可以接受低壓直流或交流信號輸入之后，進而導通高壓、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,簡述無觸點繼電器的工作

5、原理,與繼電器的基本原理相同，具有兩個輸入端與兩個輸出端，輸入與輸出中間為光隔離，輸入端加上直流或交流信號達到額定電流值后，輸出端就能從斷路轉變成通路狀態， 所以可以讓小電流信號通過而激勵電磁線圈，控制其接點導通或斷開，進而控制大電流負載。 讓相隔離之大小不同的電力系統間轉換高功率輸出及隔離輸出入，以自動調節、保護電路安全。,使用無觸點繼電器應注意哪些問題？,使用無觸點繼電器應注意哪些問題？,（1）測試直流SSR接通和關斷電壓時，輸入電壓不能長時間處于接通與關斷之間，否則輸出端功耗急劇上升，容易燒壞輸出開關元件。 （2）測試中不要隨意加快動作速率（一般輸入信號的一個周期長應為接通和關斷時間之和

6、的10倍以上）,否則因動態開關損耗大無法工作，甚至燒壞輸出開關元件。 （3）在實際使用時，必須使產品的實際使用條件完全符合產品各項參數和特性曲線的要求。 （4）SSR受溫度影響較大，使用時要考慮好散熱(一般負載電流5A時應裝散熱片)，當環境溫度高時，SSR的負載能力必然相應下降，因此選用SSR時須留有一定的余量。 （5）當繼電器處于導通狀態時，將承受P=V（管壓降）I（負載）的耗散功率。因此必須根據實際工作環境，合理選用散熱器的尺寸或降低負載電流使用。,3. 怎樣設計PSOC的PWM輸出模塊？怎樣在程序中操作PWM模塊的輸出？,怎樣設計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的占空比與無觸點繼電器的輸出電壓，輸出功率之間有什么關系？它怎樣影響烙鐵的溫度？,PWM的占空比與無觸點繼電器的輸出電壓，輸出功率之間有什么關系？,圖1顯示了三種不同的PWM信號。圖1a是一個占空比為10%的PWM輸出，即在信號周期中，10的時間通，其余90的時間斷。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度為滿度值的10%、50%和90%的三種不同模擬信號值。例如，假設供電電源為9V，占空比為10%，則對應的是一個幅度為0.9V的模擬信號。,圖2是一個可以使用PWM進行驅動的簡單電路。圖中使用9V電池來給一個白熾燈泡供電。如果將連接電池和燈泡的開關閉合50ms，燈泡在這段時間中將得到9V供電。如果在下一個50ms中將開關斷開，燈泡得到的供電將為0V。如果在1秒鐘內將此過程重復10次，燈泡將會點亮并象連接到了一個4.5V電池(9V的50%)上一樣。這種情況下，占空比為50%，調制頻率為10Hz。,PWM的占空比與無觸點繼電器的輸出電壓，輸出功率