PDF《三相 SPWM 逆变器专用芯片》

屹晶微电子 EG8030 芯片数据手册 V0.

2 三相 SPWM 逆变器专用芯片

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23 版本变更记录 版本号 日期 描述 V0.2

2013 年1月25 日EG8030 数据手册内部测试版本. 此版本仅供内部测试使用! 屹晶微电子 EG8030 芯片数据手册 V0.2 三相 SPWM 逆变器专用芯片

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23 目录? 1.? 特点 4? 2.? 描述 4? 3.? 应用领域 4? 4.? 引脚 4? 4.1.? 引脚定义 4? 4.2.? 引脚描述 5? 5.? 结构框图 7? 6.? 典型应用电路 8? 6.1? 三相同步闭环稳压模式――DC-AC-AC 工频变压器Δ- Y 升压结构(推荐)8? 6.2? 三相独立闭环稳压模式――高压直流逆变三桥臂四线输出结构(测试)9? 7.? 电气特性 10? 7.1? 极限参数 10? 7.2? 典型参数 10? 8.? 工作原理 11? 8.1? 三相同步开环调压 12? 8.2? 三相同步闭环稳压 12? 8.3? 三相独立开环调压 13? 8.4? 三相独立闭环稳压 14? 9.? 应用设计 14? 9.1? 电压反馈采样 14? 9.2? 输出电流反馈 15? 9.3? 温度检测反馈 15? 9.4? PWM 输出类型 16? 9.5? 死区时间设置 17? 9.6? 频率设定 18? 9.7? 软启动功能 19? 屹晶微电子 EG8030 芯片数据手册 V0.2 三相 SPWM 逆变器专用芯片

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23 9.8? 相序反转功能 19? 9.9? 相位清零功能 19? 9.10? 正弦模拟信号输出 19? 10.? RS232 串口通讯接口 20? 11.? 封装尺寸 22? 屹晶微电子 EG8030 芯片数据手册 V0.2 三相 SPWM 逆变器专用芯片

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23 EG8030 芯片数据手册 1.特点 ? 5V 单电源供电 ? 外接 16MHz 晶体振荡器 ? 引脚配置四种工作模式 ? 三相同步开环调压 ? 三相同步闭环稳压 ? 三相独立开环调压 ? 三相独立闭环稳压 ? 电压、电流、温度反馈实时处理 ? 过压、欠压、过流、短路、过热保护功能 ? 引脚 3S 软启动 ? 相序反转功能 ? 相位清零功能 ? 一路 LED 状态指示和蜂鸣器报警 ? 一路基频输出及一路正弦模拟信号输出 ? 一路风扇控制输出 ? 引脚设置

2 种三相纯正弦波输出频率: ? 50Hz 纯正弦波固定频率 ? 60Hz 纯正弦波固定频率 ? PWM 载波频率可设置 ? 20KHz 载波频率 ? 10KHz 载波频率 ?

5 KHz 载波频率 ? 2.5KHz 载波频率 ? 自带死区控制,引脚设置

4 种死区时间: ? 300nS 死区时间 ? 500nS 死区时间 ? 1.0uS 死区时间 ? 2.0uS 死区时间 ? 根据客户的应用场合屹晶微电子公司提供修改 相应的功能或参数 2.描述 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. 3.应用领域 ? 三相纯正弦波逆变器 屹晶微电子 EG8030 芯片数据手册 V0.2 三相 SPWM 逆变器专用芯片

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23 4.引脚 4.1. 引脚定义 图4-1. EG8030 管脚定义 说明:

1、 芯片所有配置引脚(DI)均为弱上拉输入端口,内部上拉电阻值为 30KΩ,在引脚外部悬空的情况下, 引脚上为高电平,即芯片读到的配置字为

1 ;

如果需要配置为

0 ,可将引脚直接接地.

2、 芯片反馈信号输入引脚(AI)为模拟信号输入端口,高阻模式,引脚外部悬空时为不确定值,芯片内部 ADC 读取的 AD 值为不确定值.

3、 芯片所有数字输出引脚(DO)均为推挽输出端口,拉电流能力为 5mA,灌电流能力为 20mA.

4、 芯片正弦波信号输出(AO)引脚为模拟信号输出端口,仅供小信号使用,无电流能力. 屹晶微电子 EG8030 芯片数据手册 V0.2 三相 SPWM 逆变器专用芯片

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23 4.2. 引脚描述 引脚序号 引脚名称 端口模式 描述

1 MOD0 DI MOD1,MOD0 是设置三相逆变的工作模式,

11 是三相同步开环调压模式,即通过外部的 VOLADJ 脚提供一个模拟信号 控制三相 SPWM 的调制深度,0-5V 可设置 0%-100%的调制深度;

10 是三相同步闭环稳压模式,芯片采集三相输出相电压,进行 PI 调节, 自动计算调制深度,此时三相输出为同步输出,即三相 SPWM 调制深度相同;

01 是三相独立开环调压模式,即通过 AVFBBVFBCVFB 采样三组外部模拟 信号,分别独立控制 ABC 三相的调制深度;

00 是三相独立闭环稳压模式,将输出三相电压经处理后直接反馈到 AVFBBVFBCVFB 引脚, 芯片进行 PI 调节, 对ABC 三相分别独立计算调制深度. 注: 调制深度 为当前已调波的最大振幅与最小振幅之差对载波最大振幅与最 小振幅之和的比,用百分数表示.对逆变器来说,在相同的直流母线输入和负 载条件下,SPWM 的调制深度与输出正弦波的幅值基本呈正比关系.

2 MOD1 DI

3 NC AI 保留

4 NC AI 保留

5 IFB AI 负载电流反馈输入端

6 TFB AI 温度反馈输入端

7 BET AI 电池电压监测端口,进行过压和欠压保护

8 FRQADJ AI 三相正弦波反馈电压阈值,可作为三相同步调压端

9 VFBA AI A 相正弦波输出电压反馈输入端

10 VFBB AI B 相正弦波输出电压反馈输入端

11 VFBC AI C 相正弦波输出电压反馈输入端

12 PHDIR DI 相序反转控制引脚

0 设置当前三相输出相序为 A-C-B

1 设置当前三相输出相序为 A-B-C

13 PHCLR DI 相序清零端口,下降沿信号触发,将A相正弦波的相位调整到 0°

14 ENH DI 三相 SPWM 输出使能引脚

0 关闭三相 SPWM 信号输出

1 开启三相 SPWM 信号输出

15 SST DI 软启动设置引脚

0 关闭软启动

1 每次重新启动 SPWM 输出时进行

3 秒钟软启动, 期间正弦波幅值线性递增.

16 CFG DI SPWM 配置选择引脚 EG8030 的SPWM 输出频率、调制频率、死区大小、输出电平、工作模式、软启 动、三相相序有两种配置方式,通常芯片单机工作时采用外部引脚配置,通过 设置 FSMFSDTTYPMODSSTPHDIR 脚实现;

当使用串口通信时,可以通过设 置该脚选择内部寄存器配置,关于串口通信及内部寄存器设置,详见****

0 选择内部寄存器配置,串口通信时使用

1 选择外部引脚配置,芯片独立工作时使用 屹晶微电子 EG8030 芯片数据手册 V0.2 三相 SPWM 逆变器专用芯片

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23 引脚序号 引脚名称 端口模式 描述

17 XTAL1 16M 晶体振荡器引脚 1,需接一个 22pF 电容到地

18 XTAL2 16M 晶体振荡器引脚 2,需接一个 22pF 电容到地

19 VCC VCC 芯片的+5V 工作电源端

20、21 NC 系统保留引脚,必须悬空!

22 LED DO 外接 LED 报警输出,当故障发生时输出低电平

0 点亮 LED 正常:长亮 关断:闪烁

1 下,灭2秒,一直循环 过流:闪烁

2 下,灭2秒,一直循环;

欠压:闪烁

4 下,灭2秒,一直循环 过压:闪烁

3 下,灭2秒,一直循环;

过温:闪烁

5 下,灭2秒,一直循环

23 BEEP DO 蜂鸣器报警功能: 正常:不叫 关断:叫1下,停2秒,一直循环;

过流:叫2下,停2秒,一直循环;

过温:叫5下,停2秒,一直循环;

过压:叫3下,停2秒,一直循环;

欠压:叫4下,停2秒,一直循环;

24 RXD DI 串口通信功能引脚,波特率 2400,数据位

8 位,停止位

1 位,无校验 通常使用串口通信时需要将 CFG 脚配置为

0

25 TXD DO

26 TYPH DI TYPH、TYPL 是PWM 上、下管输出类型选择

00 是输出低电平打开功率管上管,输出低电平打开功率管下管;

01 是输出低电平打开功率管上管,输出高电平打开功率管下管;

10 是输出高电平打开功率管上管,输出低电平打开功率管下管;

11 是输出高电平打开功率管上管,输出高电平打开功率管下管;

应用设计时可参考典型应用电路图,根据驱动器件合理配置该引脚状态, 否则不一致情况会导致上、下功率 MOS 管同时导通现象

27 TYPL DI

28 MFS0 DI MFS1,MFS0 是设置输出 SPWM 波调制频率

00 是输出 2.5KHz 调制频率;

01 是输出 5KHz 调制频率;

10 是输出 10KHz 调制频率;

11 是输出 20KHz 调制频率;

29 MFS1 DI

30 DT0 DI DT1,DT0 是设置 PWM 输出上、下MOS 管死区时间:

00 是1.5uS 死区时间;

01 是1.0uS 死区时间;

10 是0.5uS 死区时间;

11 是0.3uS 死区时间

31 DT1 DI

32 FS1 DI 输出正弦波频率设置引脚

00 保留

01 保留

10 设置输出正弦波频率为 60Hz

11 设置输出正弦波频率为 50Hz

33 FS0 DI

34 SPWMCH DO C 相桥臂上管 SPWM 输出

35 SPWMBH DO B 相桥臂上管 SPWM 输出

36 SPWMAH DO A 相桥臂上管 SPWM 输出 屹晶微电子 EG8030 芯片数据手册 V0.2 三相 SPWM 逆变器专用芯片

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23 引脚序号 引脚名称 端口模式 描述

37 SPWMCL DO C 相桥臂下管 SPWM 输出

37 SPWMCL DO C 相桥臂下管 SPWM 输出

38 SPWMBL DO B 相桥臂下管 SPWM 输出

39 SPWMAL DO A 相桥臂下管 SPWM 输出

40 GND GND 芯片的地端

41 ERO DO 故障信号输出引脚 当芯片处于保护输出关断状态时输出

0 正常运行输出

1

42 SPO DO 电压采样输出引脚 在电压采样期间输出一个高电平,不采样时为低电平

43 ASIN AO 正弦波模拟信号输出引脚 输出一个频率与相位都和 A 相SPWM 波相同的正弦波信号,参见 9.1 电压反馈

44 FANCTR DO 外接风扇控制,当TFB 引脚检测到温度高于 45℃时,输出高电平

1 使风扇 运行,当温度回落至低于 40℃时,输出低电平

0 使风扇停止工作 5.结构框图 图5-1. EG8030 结构框图 屹晶微电子 EG8030 芯片数据手册 V0.2 三相 SPWM 逆变器专用芯片

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23 6.典型应用电路 6.1 三相同步闭环稳压模式――DC-AC-AC 工频变压器Δ- Y 升压结构(推荐) V1 IRF840 V7 IRF840 R67 10m ? R38 4.7? R43 10K D14 IN4148 R53 4.7? R56 10K D21 IN4148 V2 IRF840 V8 IRF840 R39 4.7? R44 10K D15 IN4148 R54 4.7? R57 10K D22 IN4148 V3 IRF840 V9 IRF840 R40 4.7? R45 10K D16 IN4148 R55 4.7? R58 10K D23 IN4148 L P7 L P12 L P19 C31 0.1uF/100V C32 0.1uF/100V C33 0.1uF/100V

2 3

1 VIN GND +5V U6 L7805 C26 0.1uF C25 10uF/25V C28 0.1uF C27 10uF/25V C44 1000uF/63V C42 1000uF/63V C43 1000uF/63V +48V R33 10K RT1 NTC/10K C29 0.1uF 温度传感器 +5V R34 10K R29 10K C30 0.1uF +48V R32 +5V R30 2.2K Q2

8050 F1 散热风扇 T2 Trans Eq D12 Bridge1 R31 10K R35 10K T3 Trans Eq D13 Bridge1 R36 10K R37 10K T1 Trans Eq D11 Bridge1 R27 10K R28 10K L P5 L P10 L P17 L P22 C41 0.47uF/400V C39 0.47uF/400V C40 0.47uF/400V L P6 L P11 L P18 L P23 PHDIR PHCLR ENH ASIN ERO BFO AVFB BVFB CVFB VADJ TFB IFBI BET FAN VSC BHO VSB AHO VSA CHO CLO BLO ALO +5V +15V R66 10m ? R65 10m ? 康铜丝 VIN

1 VCC

2 CT

3 GND

4 ADJ

5 FB

6 OUT

7 IPK

8 U7 EG1181 C37 4.7uF/25V C38 470pF C36 0.1uF/100V R41

200 ? D20 SS18 L1 1mH R42 51K R49 4.7K C34 100uF/25V C35 0.1uF +15V +15V +15V S1 SW-SPST CVFB BVFB AVFB L P15 L P21 Y1 16M C2 22P C4 22P AVFB BVFB CVFB VADJ TFB IFBI BET

1 3

2 Q1 S8050 R2 1K LS1 Bell D7 LED R1 1K +5V R3 10K R4 10K R5 10K R6 10K R7 10K R8 10K

1 2

3 4

8 + - + -

7 5

6 U5 LM393 R11 20K R13 1.5K R10 10K R12 10K C10 0.01uF C11 0.01uF R26 20K R9 20K C12 0.01uF +5V R16

100 ? R18

100 ? R19

100 ? R20

100 ? R21

100 ? R15 1K C18 0.1uF C17 0.1uF C19 1nF C16 0.1uF C15 0.1uF C14 0.1uF C13 0.1uF R17 56K R14 3K C9 0.1uF C8 10uF/25V C23 0.1uF C24 10uF/25V R2510K +5V +15V

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10

11 12

13 14

15 16

17 18

19 20

21 22

23 24

25 26

27 28

29 30 P2 ASIN ERO BFO FAN VSC BHO VSB AHO VSA R24 2? D10 FR107 C22 10uF/25V R23 2? D9 FR107 C21 10uF/25V R22 2? D8 FR107 C20 10uF/25V +15V D6 IN4148 D5 IN4148 D4 IN4148 D3 IN4148 D2 IN4148 D1 IN4148 C7 0.1uF C6 0.1uF C5 0.1uF VCC HIN LIN GND LO VS HO VB EG3012 U2 EG3012 VCC HIN LIN GND LO VS HO VB EG3012 U3 EG3012 VCC HIN LIN GND LO VS HO VB EG3012 U4 EG3012

1 2

3 4

5 6 P1 DEBUG +5V TDA TCK C1 0.1uF C3 10uF/25V CHO CLO BLO ALO PHDIR PHCLR ENH JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 JP6 JP7 JP8 JP11 JP12 JP9 JP10 R68 10m ? MOD0 MOD1 SCP- SCP+ IFB TFB BET VADJ AVFB BVFB CVFB PHDIR PHCLR SD SST CFG X1 X2 VDD TDA TCK LED BEEP RXD TXD TYPL TYPH DT0 DT1 MFS0 MFS1 FS0 FS1 CHO BHO AHO CLO BLO ALO GND ERO BFO ASIN FAN (LQFP44) EG8030 U1 EG8030 A B C B A C a b c n n n n A B C a b c n 20V(三角形) -- 380V(星形) EG8030+EG3012+EG1181 三相纯正弦波逆变器典型应用电路图 本应用采用 48V 蓄电池为直流母线供电,以EG8030 为逆变器主控单元,通过半桥驱动芯片 EG3012 驱动功率 MOSFET,三相全桥逆变输出三相 SPWM 经过三相工频变压器升压滤波.三相工频升压变压器采 用Δ- Y 连接方式,四线输出相电压为 220V,线电压为 380V 的纯正弦波三相电源.板上所需+15V ........