【正文】 溫升。取樣電阻和基準(zhǔn)源溫度的變化對輸出電壓的影響更大?，F(xiàn)代應(yīng)用的穩(wěn)壓電源的種類比較多，分類方式也很多。按穩(wěn)定對象分有交流穩(wěn)壓電源和直流穩(wěn)壓電源。是交流還是直流要看穩(wěn)壓電源的輸出電壓是交流還是直流。按穩(wěn)定方式分，有參數(shù)穩(wěn)壓電源和反饋調(diào)整穩(wěn)壓電源。參數(shù)穩(wěn)壓電源電路簡單，利用元件的非線性實現(xiàn)穩(wěn)壓，結(jié)構(gòu)也簡單。比如，用一只電阻和一只可控硅穩(wěn)壓管就能構(gòu)成參數(shù)穩(wěn)壓電源。反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電源是一個負(fù)反饋閉環(huán)自動調(diào)整系統(tǒng)，它根據(jù)穩(wěn)壓電源的輸出電壓的變化量，經(jīng)過取樣、比較放大、再反饋給控制調(diào)整元件，使輸出電壓得到補償而趨于原值，從而達到穩(wěn)定。此電路較復(fù)雜，但穩(wěn)定度高。按穩(wěn)壓電源的調(diào)整元件與負(fù)載的聯(lián)接方式來分類，可以分為并聯(lián)穩(wěn)壓電源和串聯(lián)穩(wěn)壓電源兩種。調(diào)整元件與負(fù)載并聯(lián)的叫并聯(lián)穩(wěn)壓電源或分流穩(wěn)壓電源，它通過改變調(diào)整管元件流過的電流的多少來適應(yīng)輸入電網(wǎng)電壓的變化及負(fù)載電流的變化，以保持輸出電壓的穩(wěn)定。調(diào)整元件與負(fù)載串聯(lián)的穩(wěn)壓電源叫做串聯(lián)穩(wěn)壓電源。在這種穩(wěn)壓電源中，調(diào)整元件串聯(lián)在輸入端和輸出端之間，輸出電壓就依靠調(diào)整元件改變自身的等效電阻來維持恒定。按調(diào)整元件分，有輝光放電管穩(wěn)壓電源，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電源，電子管穩(wěn)壓電源，晶體管穩(wěn)壓電源，可控硅穩(wěn)壓電源等。按調(diào)整元件的工作狀態(tài)分，有線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。根據(jù)需要，還可以有其他分類方法，例如集成電極輸出型、發(fā)射極輸出型。高壓、低壓。通用、專用等。本課題主要是進行用單片機來控制直流穩(wěn)壓電源的研制工作。要求電源具有高可靠性。所以本文的主要工作有：在逆變電源的基礎(chǔ)上建立以80C196KC單片機為控制核心的微機控制系統(tǒng)，設(shè)計單片機控制系統(tǒng)硬件，在滿足控制系統(tǒng)要求的條件下，力求軟硬件的最佳組合。所研制的單片機控制穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)如下： 輸入電壓： 380V三相交流50HZ；輸出電壓： 24V輸出電流： 800A；3電源硬件系統(tǒng)設(shè)計圖1 單片機控制的逆變電源的總體框圖單片機控制的逆變電源的總體框圖如圖1所示，整套裝置主要由電源主電路、PWM控制電路、驅(qū)動電路和單片機控制電路四部分組成。下面簡要介紹一下這幾部分的電路功能：1)主電路及驅(qū)動電路的功能主電路用來實現(xiàn)輸入功率到輸出功率的能量轉(zhuǎn)換，驅(qū)動電路用來將脈寬調(diào)制電路輸出的控制脈沖轉(zhuǎn)換成符合開關(guān)功率器件要求的電平和阻抗形式，同時實現(xiàn)主電路和控制電路之間的電氣隔離，其對功率開關(guān)元件的開關(guān)時間、損耗等有著直接的影響。另外，還需要在開關(guān)器件的工作點超出安全工作區(qū)時提供保護信號。2)基本控制電路的功能基本控制電路的任務(wù)是根據(jù)單片機輸出的電流給定值與實際電流反饋值的差值，通過調(diào)節(jié)輸出脈沖的占空比來實現(xiàn)穩(wěn)定的輸出。3)單片機控制電路的功能為實現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源，單片機系統(tǒng)控制電路用來輸出其所需的電壓、電流。以實現(xiàn)設(shè)計所要求的電源的電流和電壓的穩(wěn)定性圖2 電源主電路由圖可見，電源主電路遵循一般逆變的ACDCACDC形式，三相工頻交流網(wǎng)路電壓經(jīng)過整流模塊整流和濾波，得到大約540V的直流電壓。該直流電壓施加到由功率開關(guān)管和中頻變壓器組成的逆變器上。功率開關(guān)管VTVTVTVT4組成橋的四臂，中頻變壓器TI連接在它們中間，相對橋臂上的一對功率開關(guān)管VTI、VT3和VTVT4由柵極驅(qū)動電路以脈沖方式激勵而交替地通斷，將直流電壓變換成20kHz的中頻交變電壓，中頻變壓器同時將大約540V電壓降為24V左右的電壓，然后經(jīng)輸出整流器整流濾波，輸出直流電壓。在全橋電路中，變壓器的電壓為，如果我們假定逆變器的效率為85%，則IGBT管的工作電流為： ()驅(qū)動電路的作用主要是對驅(qū)動信號進行功率放大，并保證一定的脈沖前沿、后沿陡度，使其有足夠的能力使IGBT飽和導(dǎo)通。同時，驅(qū)動電路還起到控制電路與主電路的電氣隔離作用和故障信號的采集作用。根據(jù)IGBT靜特性和動特性，對IGBT的驅(qū)動電路提出下列要求和條件：(1)由于是容性輸入阻抗，因此IGBT對門極電荷集聚很敏感，驅(qū)動電路必須可靠，要保證有一條低阻值的放電回路。(2)用低內(nèi)阻的驅(qū)動源對門極電容充放電，以保證門極控制電壓U有足夠陡降的前后沿，使IGBT的開關(guān)損耗盡量小。另外，IGBT開通后，門極驅(qū)動源應(yīng)提供足夠的功率使IGBT不致退出飽和而損壞。(3)門極電路的正偏電壓為+12V～+15V，負(fù)偏電壓應(yīng)為2V～10V。(4)IGBT多用于高壓場合，故驅(qū)動電路應(yīng)與整個控制電路在電位上嚴(yán)格隔離。(5)門極驅(qū)動電路應(yīng)盡可能簡單、實用，具有對IGBT的自保護功能，并有較強的抗干擾能力。(6)若為大電感負(fù)載，IGBT的關(guān)斷時間不宜過短，以限制尖峰電壓，保護IGBT安全。大多數(shù)IGBT生產(chǎn)廠家為了解決IGBT的可靠性問題，都生產(chǎn)與其相配套的混合集成電路。根據(jù)IGBT管的型號，選用HL402（400A/600V及300A/1200V）快速型IGBT專用模塊來驅(qū)動IGBT管。3．IGBT的保護將IGBT用于逆變器時，應(yīng)采取保護措施以防損壞器件。常用保護措施有：1）通過檢出的過電流信號切斷門極控制信號，實現(xiàn)過電流保護。2）利用緩沖電路抑制并限制過量的du/dt。3）利用溫度傳感器檢測IGBT的殼溫，當(dāng)超過允許溫度時主電路跳閘，實現(xiàn)過熱保護。本設(shè)計的輸出電壓是直流低電壓，具有一定的輸出功率。輸出電路上對高頻變壓器次級的高頻方波電壓進行整流濾波。為了獲得高質(zhì)量的直流輸出電壓，需要一些特殊的元器件，如肖特基勢壘整流二極管以及存儲能的電感，以產(chǎn)生低噪音的輸出電壓。1．輸出整流和濾波電路全橋式逆變電器的輸出電路如圖4所示，由于二極管DD8都給輸出端提供半周期的電流，所以它們分擔(dān)著相等的負(fù)荷電流，它們不需要續(xù)流二極管，因為當(dāng)一個二極管截止時，另一個二極管就導(dǎo)通起到了續(xù)流的作用。但是，對二極管的反向截止電壓參數(shù)的要求就高了，它的最小值應(yīng)是：Vimax / Vimin2．功率整流器的特點全橋式逆變器的輸出電路如圖3所示：圖3 全橋式逆變器的輸出電路輸出電路中的整流二極管必須具有正向降低、快速恢復(fù)的特點，還應(yīng)有具有足夠的輸出功率。普通的PN結(jié)二極管不適于作為開關(guān)使用，因為它們恢復(fù)得慢，并且效率低。在電源中，可以使用三種類型的整流二極管：1) 高效快速恢復(fù)二極管2) 高效超快恢復(fù)二極管3) 肖特基勢壘整流二極管肖特基勢壘整流二極管即使在大的正向電流作用下，其正向壓降也很低。由于它具有這一優(yōu)點，使得肖特基勢壘整流二極管特別適用于5V左右的低電壓輸出電路中。因為在一般情況下，低電壓輸出所驅(qū)動的負(fù)載電流都很大。而且隨著結(jié)溫的增加，其正向壓降更低。肖特基勢壘整流二極管的反向恢復(fù)時間是可以忽略不計的，因為此器件是多數(shù)載流子半導(dǎo)體器件，在器件的開關(guān)過程中，沒有消除少數(shù)載流存儲電荷的問題。1．IGBT驅(qū)動器用電源每塊IGBT驅(qū)動器模塊(HL402)均需要一個單獨電源的直流穩(wěn)壓電源供電。有驅(qū)動器模塊的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)得知，需要穩(wěn)壓電源提供25V直流電源，最大輸出電流不大于50mA即可。1)選穩(wěn)壓管因為要求輸出直流電壓25V，即＝25V，所以穩(wěn)壓管VD5的穩(wěn)壓值＝25V。設(shè)電源輸出電流＝50mA時，流過穩(wěn)壓管VD5的電流＝5mA。當(dāng)負(fù)載開路時，流過VD5的電流增加到。2)選定直流輸入電壓通常選 ()在此我們?nèi)。?0V。3)求限流電阻 假定變化177。10%，則＝60＝66V ()＝＝54V ()