SLE4520三相可编程脉宽调制器

该芯片于1986年由德国西门子公司推出，专门用于三相VVVF电源的控制。使用的是ACMOS技术，采用了标准的28脚双列直插封装。该芯片必须和8位微处理机配合使用才能产生三相SPWM驱动信号，SLE4520能将微处理机送来的一个8位数字变成相应宽度的脉冲。

如图6-5所示，SLE4520具有3个独立的通道，每个通道有一个8位锁存器、一个可预置数的减1计数器和一个零检测器。和一个微处理机(比如8051)相配合，在适当的软件控制下，这3个通道就能产生驱动三相逆变器的SPWM三相六路信号，波形不局限于正弦调制。由微处理机中的定时器决定逆变器的开关频率，具有内部封锁能力和可编程推迟时间的能力，这些特点使它特别适合于交流电机的变频调速。

1-A相8位锁存器2-B相8位锁存器3-C相8位锁存器

4一推迟时间锁存器5~7可预置数减1计数器8~10零检测器

1E一分频倍数锁存器(4位)12—可编程分频器

图6-6示出了SLE4520和SAB8051微处理机的一种连接，

西门子公司为此开发出了相应的软件。当然，与其他的硬件和软件的结合也是可以的。

1.SLE4520的内部单元SLE4520片内集成有晶体振荡器，作为可编程分频器的振荡源，也通过缓冲器输出到片外，晶体振荡器端部无需接电容器。

来自SAB8051微处理机的数据通过ALE和WR的控制从PO口传输到SLE4520,分别锁存在三个(相)8位锁存器、两个4位锁存器、一个3位地址锁存译码器中。SAB8051微处理机借助指令MOVx@R0,A传输数据，其中外部地址已存入寄存器R0中，要传输的数据在累加器A中。各锁存器的地址分配如下：

上述5个锁存器中的后两个只能在初始化时写入。微处理机输出时，3位地址在ALE信号的下降沿被锁存和译码；而在WR信号的上升沿通过总线将数据装入锁存器中。

分频倍数由分频器控制锁存器中的值来决定。为了在较高的微处理机工作频率下得到较低的开关频率，应在初始化程序中将一个适当的数值装入分频器控制锁存器中，数值和分频倍数的对应关系见表6-5。

表6-5装人数值与分频倍数的关系

SAB8051微处理机中的定时器T0决定开关周期。由微处理机中的自动重装寄存器TH0中的初始值决定的开关周期应在分频倍数确定以后选择，使得开关周期等于最大脉冲宽度。这意味着，对于比如1MHz的计数器工作时钟(12MHz晶体振荡器和1:12的分频倍数)和127的初值(选择7位),计数器在128μs以后达到零，产生的脉冲宽度最大。在这种选择下，必须用80H(开关周期选择为128μs)重装微处理机中为定时器TO服务的重装寄存器TH0,以便每128μs输出一个SYNC脉冲，将3个8位锁存器中的数装入相应的3个8位计数器中。

表6-6给出了一系列SAB8051(选择12MHz晶体振荡器)中计数频率和开关频率的数值。

表6-6SAB8051计数频率和开关频率的确定

借助于三路8位可预置数减1计数器和零检测器可将数据变成三路相应宽度的脉冲。在SYNC的控制下，将锁存器里的数据

装入相应的可预置数计数器中，然后开始减1计数，当减到零时，脉冲结束，计数停止，直到下一个SYNC信号再一次将锁存器里的数装入计数器中。晶体振荡器频率被分频以后作为PWM计数器的时钟。

推迟时间定义为在同一桥臂上的一个开关器件关断信号和另一个开关器件导通信号之间的延迟，其目的是为了避免直通短路。借助于让源信号通过一个15位的移位寄存器，决定推迟时间。移位脉冲的频率或者为f晶摹/4,或者为f晶/6,这取决于分频控制锁存器的内容。一个16路多路开关决定了让移位信号从哪一位输出。用写入推迟时间控制锁存器00-0FH数值可预置15个推迟时间。推迟时间还取决于晶体振荡器频率和设定的分频倍数(1:4或者1:6)。对于12MHz晶体振荡器，可得到的推迟时间见表6-7。

表6-7预置数与推迟时间对照表

从PH1/1到PH3/2的6个输出与驱动电路接口。如果不考虑推迟时间，PH1/1对PH1/2、PH2/1对PH2/2、PH3/1对PH3/2互为反相，低电平有效。设有推迟时间时，每个输出的下降沿都被右移一个设定的推迟时间，它们可直接驱动TTL器件或者光耦合器，输出电流能力可达20mA。

在有“禁止”信号(19脚)期间，所有6个输出被置高电平，光耦合器发光二极管无电流，逆变桥6个开关器件被封锁。这一点特别有用处，只有在振荡器起振，初始化程序执行完了之后，释放“禁止”信号，才能将脉宽调制信号施加到驱动电路上。另外一种禁止输出的方法是，在状态触发器的置位端(22脚)施加一高电平脉冲，状态输出端(20脚)则指示该禁止状态。在清零状态输入端(21脚)施加一高电平脉冲，可使状态触发器清零。

图6-6示出了SLE4520与SAB8751(内有EPROM)或SAB8051(内有掩模ROM)的连接。因为SLE4520是CMOS器件，所以应注意将未使用的管脚接到确定的电位(高或低)上。

从Siemens公司可以得到初始化软件和产生正弦波脉冲调宽信号的软件。

2.SLE4520的引脚表6-8列出了SLE4520的引脚功能说明。

表6-8SLE4520引脚功能说明

3.SLE4520的功能特点

·在微处理机的配合下，产生三对SPWM信号，用来驱动逆变桥上的六个开关器件

·为了避免同一桥臂(支路)上的两个开关器件同时导通，可编程产生所需要的推迟时间，从0到15×6/fos(fos)为晶体振荡器频率)或15×4/fos共32种选择。因为低电平有效，所以总是下降沿被推迟

·为了获得不同的开关频率，以适应普通晶闸管、GTO晶闸管、功率晶体管、功率MOSFET和IGBT的不同需要，可编程设定预分频倍数，同时使微处理机以较高的晶体振荡器频率运行

·SLE4520的输出端12、13、14、16、17、18可直接驱动光耦合器，最大输出电流达20mA

·SLE4520的六个输出可被封锁而全部置高电平。这可以借助于在19端动态地输入“禁止”信号或在22端静态地送入“置状态'信号来实现

·可在三对输出中选择不同占空比的直流制动·可用软件更改相序，改变电动机转向

·输出正弦波的范围大约从0到2600Hz,开关频率可达20kHz

·PWM脉宽的最小增量在12MHz晶体振荡器和1:4分频倍数时达到333ns

·以lμs为步长，连续改变开关频率的周期可以实现调压

·由于把8位数字转变成相应宽度的脉冲时采用的是单沿调制技术，波形对称性差，特别是在高频时，波形更差

·微处理机是在较低的层次上介入SLE4520的工作，微处理机忙碌，无暇顾及更多的功能