专用SPWM芯片EG8030在三相逆变中的使用
专用SPWM芯片EG8030在三相逆变中的使用引脚说明引脚定义各部分电路原理图和pcb图这一学期依然需要做科研训练。因为上学期做了单相逆变,这学期导师建议做一做三相的。本人单片机这方面属实没整明白,DSP、FPGA都只闻其名,要是从头开始学不花个大半学期可下不来,稳妥起见不敢乱用。要做三相逆变几乎肯定是要用三相SPWM的,所以准备使用专用SPWM芯片。查了一下,只找到一款屹晶微的EG8030。国产
这一学期依然需要做科研训练。因为上学期做了单相逆变,这学期导师建议做一做三相的。本人单片机这方面属实没整明白,DSP、FPGA都只闻其名,要是从头开始学不花个大半学期可下不来,稳妥起见不敢乱用。要做三相逆变几乎肯定是要用三相SPWM的,所以准备使用专用SPWM芯片。查了一下,只找到一款屹晶微的EG8030。国产厂商还是要加油,数据手册里面有很多内容没有说到,甚至有相互矛盾,因此用的过程中碰到了很多麻烦,这里来总结一下。
Eg8030是一款少有的功能比较完善的专用三相SPWM芯片,数据手册介绍是这样的:“EG8030是一.款数字化的、功能完善的自带死区控制的三相纯正弦波逆变发生器芯片,可配置的四种工作模式可应用于DC-DC-AC两级功率变换架构或DC-AC单级工频变压器升压变换架构。外接16MHz晶体振荡器,能产生高精度、失真和谐波都很小的三相SPWM信号。并具备完善的采样机构,能够采集电流信号、温度信号、三相电压信号,实施处理,实现输出稳压和各项保护功能。芯片采用CMOS工艺,内部集成SPWM正弦发生器、死区时间控制电路、幅度因子乘法器、软启动电路。”
主要内容都在数据手册里写有,下面主要介绍不一样的地方和一些调试过程中的经验。本人就一学电气的本科生,如有纰漏还望海涵。
引脚说明
先介绍一下引脚,这一部分在手册里有说明。芯片有44个引脚,分为DI、DO、AI、AO四种。
DI(数字输入)端口是上拉的,上拉电阻30k,按数据手册介绍,悬空就是1,接地就是0。为了控制输入的0和1,数据手册中用了一个空的电阻,在PCB上是一个0603的电阻封装,一端接芯片DI,一端接地。需要输入1的时候空置,输入0就用焊锡将这个电阻封装短路。
DO(数字输出)端口推挽输出,拉电流5mA,灌电流20mA。因为输出的电压和电流不太够,因此典型应用里没有把它的六个SPWM输出口直接接MOS的门极,而是用了三个驱动芯片。
AI(模拟输入)端口为高阻模式,若悬空会输入不定值,也就是说所有AI都不能悬空,不用的可以接地。
AO(模拟输出)端口也没有驱动能力,只能输出信号。但是实际上芯片只有ASIN口是AO,实际使用时用处不大,可以用来检测芯片是否正常工作等。
引脚定义
注意:数据手册中的结构框图与引脚定义里面的序号不是一一对应,框图仅作参考,连接引脚时务必参照引脚定义,最好结合典型应用。多数定义已经描述于数据手册中,不再赘述,实际使用中有差异的如下。
3、4引脚:这两个引脚是SCP+、SCP-,是短路保护比较器检测口。引脚说明中未定义,但是在结构框图中和典型应用有被提到,如果这两个引脚空置会使芯片无法正常工作。绘制原理图时最好按手册给的电路带上这一部分,毕竟多一层保障防止烧芯片。这部分电路连接比较复杂,注意仔细检查图纸。

7脚:BET,电池电压检测,输入2-3V电压即可。若LED灯显示过压、欠压,那么大概就是这个引脚的电压问题。我用这个芯片只作为方案验证,因此提供电压的是稳压直流电源,因此一劳永逸接了一个2.5V稳压芯片。如需使用电压检测功能,注意配置和测试分压电阻阻值,该引脚没有上拉或下拉电阻。

9、10、11脚:三相电压反馈,检测的是输入信号的馒头波的峰值。
数据手册结构框图给的具体编号与引脚说明里的不匹配,驱动芯片选型介绍部分手册中也有很多出入,建议直接使用推荐的驱动芯片,引脚设置为1,1。
各部分电路
驱动部分有一个自举电容,大小选择可以参考德州仪器的这份 手册。手册里详细介绍了自举电路的原理,并给出了大致和精确两种自举电容计算方法。
驱动电路中,自举电容大小主要由MOS管门极导通所需电荷、门极电压决定,应大于十倍门极电荷除以输入电压与二极管电压降的差,具体门极电荷Qg和电压降Vbootdiode查阅MOS管和二极管D1数据手册可知,计算可得门极电容和自举电容最小值。

从芯片的六个SPWM输出口到驱动芯片有一个电阻,如果碰到驱动芯片输入的信号电压不够的情况,说明电压降过大,可以将这个电阻阻值降低或者换成0Ω电阻。
输出回路需要三角形转Y型的三相变压器,没有三相变压器的可以用一个电感加电容代替。三个电容隔直作用,相当于引进了交流中点;电容起滤波、降压、移相作用。这个变压器还需要作为低通滤波器,在输出回路中将调制波滤掉,只留下50或者60Hz的正弦波。由于截止频率较低,需要用的电容和电感都比较大,其中电容不能使用有极性的电解电容、钽电容等,必须使用无极性电容比如贴片电容或者独石电容;电感的最大允许电流直接决定了电路的带负载能力,如果有过大电流的需求,最好使用绕线式的。有需要的话可以将多个电容并联,多个电感串联。复杂滤波器设计的时候可以用到辅助工具,比如德州仪器的这个网站或者这一个网站当然一般使用的还是最简单的一个电容一个电感组成的低通滤波器,截止频率为1/2π√(LC)。为了简便起见,也可以使用更高的截止频率,比如1KHz,但是这样效果差一些,输出的谐波含量也更多,如果对电压质量要求不高的话可以采用。

主回路中,可以将输出回路的N相与虚拟N’点连接,可以消除N相的电压波动,但是这会给输出的ABC相与N相之间一个较大的直流分量,这个直流分量可以用接在ABC三相的电容来消除。
反馈回路的采样部分需要用到电压互感器,注意不能使用普通变压器。变压器只能用于功率传输,线性度不好。而电压互感器是精密仪器,可以精确采样交流电压。根据所需输出电压的不同,需要选择合适的接在整流桥的分压电阻,保证反馈电压在0-5V之间。设计时也需要考虑电压互感器额定电流,设置合理阻值的限流电阻。
原理图和pcb图
原理图(仅作参考,实际使用时按需修改反馈电阻阻值)
正面PCB(太懒了直接用的自动布线,效果还行,至少电路跑通了)
背面PCB
实物(打样的时候画的整流桥接反了,输出馒头波只有负半轴的,于是飞线将正负对调)

闭环


输出的其中两相
工程下载请访问这个立创工程。
希望对大家有用,谢谢。
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