【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)共 33 頁(yè) 第 3 頁(yè)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章 引言 開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)介開(kāi) 關(guān) 電 源 是 利 用 現(xiàn) 代 電 力 電 子 技 術(shù) ， 控 制 開(kāi) 關(guān) 管 開(kāi) 通 和 關(guān) 斷 的 時(shí) 間 比 率 ， 維持 穩(wěn) 定 輸 出 電 壓 的 一 種 電 源 ， 開(kāi)關(guān)電源一 般 由 脈 沖 寬 度 調(diào) 制 （ PWM） 控 制 IC和 MOSFET 構(gòu) 成 。 開(kāi) 關(guān) 電 源 的 三 個(gè) 條 件　 　 開(kāi) 關(guān) ： 電 力 電 子 器 件 工 作 在 開(kāi) 關(guān) 狀 態(tài) 而 不 是 線 性 狀 態(tài)　 　 高 頻 ： 電 力 電 子 器 件 工 作 在 高 頻 而 不 是 接 近 工 頻 的 低 頻 直 流 ： 開(kāi) 關(guān) 電 源 輸 出 的 是 直 流 而 不 是 交 流人 們 在 開(kāi) 關(guān) 電 源 技 術(shù) 領(lǐng) 域 是 邊 開(kāi) 發(fā) 相 關(guān) 電 力 電 子 器 件 ， 邊 開(kāi) 發(fā) 開(kāi) 關(guān) 變 頻 技 術(shù)， 兩 者 相 互 促 進(jìn) 推 動(dòng) 著 開(kāi) 關(guān) 電 源 每 年 以 超 過(guò) 兩 位 數(shù) 字 的 增 長(zhǎng) 率 向 著 輕 、 小 、 薄 、低 噪 聲 、 高 可 靠 、 抗 干 擾 的 方 向 發(fā) 展 。 　 　 模 塊 化 是 開(kāi) 關(guān) 電 源 發(fā) 展 的 總 體 趨 勢(shì) ， 可 以 采 用 模 塊 化 電 源 組 成 分 布 式 電 源 系統(tǒng) ， 可 以 設(shè) 計(jì) 成 N＋ 1 冗 余 電 源 系 統(tǒng) ， 并 實(shí) 現(xiàn) 并 聯(lián) 方 式 的 容 量 擴(kuò) 展 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)共 33 頁(yè) 第 5 頁(yè)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第二章 相關(guān)電力電子器件介紹在電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)中，直接承擔(dān)電能的變換或控制任務(wù)的電路被稱為主電路。與 PN 結(jié)一樣，二極管具有單向?qū)щ娦?。穩(wěn)壓管在反向擊穿時(shí)，在一定的電流范圍內(nèi)（或者說(shuō)在一定的功率損耗范圍內(nèi)） ，端電壓幾乎不變，表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性，因而廣泛用于穩(wěn)壓電源與限幅電路之中。采用平面工藝制成的 NPN 型材料晶體管為于中間的 P 區(qū)稱為基區(qū)，它很薄且雜質(zhì)濃度很低；位于上層的 N 區(qū)是發(fā)射區(qū)，摻雜濃度很高；位于下層的 N去是集電區(qū)，因而集電結(jié)面積很大；晶體管的外特性與三個(gè)區(qū)域的上述特點(diǎn)緊密相關(guān)。因?yàn)榫w管工作在放大狀態(tài)的外部條件是發(fā)射結(jié)正向偏置且集電結(jié)反向偏置，所以在輸入回路應(yīng)加基極電源 VBB；在輸出回路應(yīng)加集電極電源 VCC。當(dāng)管壓降 UCE足夠大時(shí),i c幾乎僅僅決定于入射光照度 E。而當(dāng) UGS從零減小到一定值時(shí)，反型層消失，漏一源之間導(dǎo)電溝道消失，iD=0。 直 到 VREF達(dá) 到 上 時(shí) 才 脫 離 欠 壓 鎖 定 狀態(tài) 。 管 腳 6為 軟 起 動(dòng) 端 ， 當(dāng) 輸 入 電 壓 （ VIN） 低 于 欠 壓 鎖 定 閾 值 （ ） 時(shí) ，該 腳 保 持 地 電 平 ， 當(dāng) VIN正 常 時(shí) 該 腳 通 過(guò) 內(nèi) 部 9μ A電 流 源 上 升 到 ， 如 果 出 現(xiàn)電 流 故 障 時(shí) 該 腳 電 壓 從 降 到 0V， 此 腳 可 實(shí) 現(xiàn) 過(guò) 壓 保 護(hù) 。 管 腳 12為 電 源 地 端 。 該 腳 可 通 過(guò) 很 少 的 器 件 實(shí) 現(xiàn) 電 流方 式 控 制 ， 同 時(shí) 提 供 陡 度 補(bǔ) 償 。模 擬 I/ 0 (腳 1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ,7 ,15 ,16 ,17 ,18 , 19) 電 平 為 ～ V。(3)限 流 保 護(hù) 措 施正 常 情 況 下 ， 開(kāi) 關(guān) 電 源 應(yīng) 工 作 在 額 定 輸 出 功 率 范 圍 之 內(nèi) ， 避 免 電 源 工 作 在 超出 正 常 輸 出 狀 態(tài) ， 但 在 實(shí) 際 工 作 中 是 很 難 預(yù) 測(cè) 的 。正因?yàn)槿绱耍菊轮饕阅孀冸娐窞榭刂茖?duì)象來(lái)介紹 PWM 控制技術(shù)。 只 要 帶 寬 足 夠 ， 任 何 模 擬 值 都 可 以 使 用 PWM 進(jìn) 行編 碼 。 在 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)共 33 頁(yè) 第 14 頁(yè)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊簡(jiǎn) 單 的 模 擬 收 音 機(jī) 中 ， 音 量 旋 鈕 被 連 接 到 一 個(gè) 可 變 電 阻 。 通過(guò)以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。 多 數(shù) 負(fù) 載 (無(wú) 論 是 電 感 性 負(fù) 載 還 是 電 容 性 負(fù) 載 )需 要 的 調(diào) 制 頻 率 高 于 10Hz，通 常 調(diào) 制 頻 率 為 1kHz 到 200kHz 之 間 。 對(duì) 噪 聲 抵 抗 能 力 的 增 強(qiáng) 是 PWM 相 對(duì) 于 模 擬 控 制 的 另 外 一 個(gè) 優(yōu) 點(diǎn) ， 而 且 這 也 是在 某 些 時(shí) 候 將 PWM 用 于 通 信 的 主 要 原 因 。 PWM 控 制 技 術(shù) 大 致 可 以 為 為 三 類 ， 正 弦PWM（ 包 括 電 壓 ， 電 流 或 磁 通 的 正 弦 為 目 標(biāo) 的 各 種 PWM 方 案 ， 多 重 PWM 也 應(yīng) 歸 于此 類 ） ， 優(yōu) 化 PWM 及 隨 機(jī) PWM。另 一 方 面 則 說(shuō) 明 了消 除 機(jī) 械 和 電 磁 噪 音 的 最 佳 方 法 不 是 盲 目 地 提 高 工 作 頻 率 ,隨 機(jī) PWM 技 術(shù) 正 是 提供 了 一 個(gè) 分 析 ,解 決 這 種 問(wèn) 題 的 全 新 思 路 。逆變電路是 PWM 控制技術(shù)最為重要的應(yīng)用場(chǎng)合。uo負(fù)半周，讓 V2保持通，V 1保持?jǐn)?，V 3和 V4交替通斷，u o可得U d和零兩種電平。u r正負(fù)半周，對(duì)各開(kāi)關(guān)器件的控制規(guī)律相同，當(dāng) ur uc時(shí)，給 V1和 V4 導(dǎo)通信號(hào)，給 V2 和 V3 關(guān)斷信號(hào)，如 io0，V 1和 V4 通，如 io0，VD 1和 VD4通， uo=Ud，當(dāng) uruc時(shí)，給 V2 和 V3 導(dǎo)通信號(hào)，給 V1和 V4 關(guān)斷信號(hào)，如 io0，V2 和 V3 通，如io0，VD 2和 VD3通，u o=Ud。同步調(diào)制同步調(diào)制——N 等于常數(shù)，并在變頻時(shí)使載波和信號(hào)波保持同步。在 fr高的頻段采用較低的 N，使載波頻率不致過(guò)高，在 fr低的頻段采用較高的 N，使載波頻率不致過(guò)低。 整 流 電 路 通 常 由 主 電 路 、 濾 波 器 和 變 壓 器 組 成 。 相 控 整 流 電 路 由 于 采 用 電 網(wǎng) 換 相 方 式 ， 不 需 要 專 門(mén) 的 換相 電 路 ， 因 而 電 路 簡(jiǎn) 單 、 工 作 可 靠 ， 得 到 廣 泛 應(yīng) 用 。 輸 入 正 弦 波 的 正 半 部 分 是 兩 只 管 導(dǎo)通 ， 得 到 正 的 輸 出 ； 輸 入 正 弦 波 的 負(fù) 半 部 分 時(shí) ， 另 兩 只 管 導(dǎo) 通 ， 由 于 這 兩 只 管 是反 接 的 ， 所 以 輸 出 還 是 得 到 正 弦 波 的 正 半 部 分 。 半 波 整 流 利 用 二 極 管 單 向 導(dǎo) 通特 性 ， 在 輸 入 為 標(biāo) 準(zhǔn) 正 弦 波 的 情 況 下 ， 輸 出 獲 得 正 弦 波 的 正 半 部 分 ， 負(fù) 半 部 分 則損 失 掉 。 　 按 其 組 成 器 件 可 分 為 不 控 整 流 電 路 、 半 控 整 流 電 路 和 全 控 整 流 電 路 。 大 多 數(shù) 整 流 電 路 由 變壓器、整 流 主 電 路 和 濾波器等 組 成 。為了克服上述缺點(diǎn)，可以采用分段同步調(diào)制的方法。當(dāng) fr較低時(shí)，N 較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對(duì)稱的不利影響都較小，當(dāng) fr增高時(shí)，N 減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM 脈沖不對(duì)稱的影響就變大。在 ur一周期內(nèi)，輸出 PWM 波只有177。如圖 （a）結(jié)合 IGBT 單相橋式電壓型逆變電路對(duì)調(diào)制法進(jìn)行說(shuō)明：設(shè)負(fù)載為阻感負(fù)載，工作時(shí) V1和 V2通斷互補(bǔ)，V 3和 V4通斷也互補(bǔ)。諧振軟開(kāi)關(guān) PWM 的基本思想是在常規(guī) PWM 變換器拓?fù)涞幕A(chǔ)上,附加一個(gè)諧振網(wǎng)絡(luò),諧振網(wǎng)絡(luò)一般由諧振電感,諧振網(wǎng)絡(luò)工作使電力電子器件在開(kāi)關(guān)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)過(guò)程,諧振過(guò)程極短,基本不影響 PWM 技術(shù)的 PWM 技術(shù)的特點(diǎn),的存在必然會(huì)產(chǎn)生諧振損耗,并使電路受固有問(wèn)題的影響,從而限制了該方法的應(yīng)用。 幾種 PWM 控制方法（ 1） 等 脈 寬 PWM 法VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)裝 置 在 早 期 是 采 用PAM(Pulse Amplitude Modulation)控 制 技 術(shù) 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 的 ,其 逆 變 器 部 分 只 能 輸 出頻 率 可 調(diào) 的 方 波 電 壓 而 不 能 調(diào) 壓 .等 脈 寬 PWM 法 正 是 為 了 克 服 PAM 法 的 這 個(gè) 缺 點(diǎn)發(fā) 展 而 來(lái) 的 ,是 PWM 法 中 最 為 簡(jiǎn) 單 的 一 種 .它 是 把 每 一 脈 沖 的 寬 度 均 相 等 的 脈 沖列 作 為 PWM 波 ,通 過(guò) 改 變 脈 沖 列 的 周 期 可 以 調(diào) 頻 ,改 變 脈 沖 的 寬 度 或 占 空 比 可 以調(diào) 壓 ,采 用 適 當(dāng) 控 制 方 法 即 可 使 電 壓 與 頻 率 協(xié) 調(diào) 變 化 .相 對(duì) 于 PAM 法 ,該 方 法 的 優(yōu)點(diǎn) 是 簡(jiǎn) 化 了 電 路 結(jié) 構(gòu) ,提 高 了 輸 入 端 的 功 率 因 數(shù) ,但 同 時(shí) 也 存 在 輸 出 電 壓 中 除 基波 外 ,還 包 含 較 大 的 諧 波 分 量 。 由 于 PWM 可 以 同 時(shí) 實(shí) 現(xiàn) 變 頻 變 壓 反 抑 制 諧 波 的 特 點(diǎn) 。讓信號(hào)保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。 通 的 時(shí) 候 即 是 直 流 供 電 被 加 到 負(fù) 載 上 的 時(shí) 候 ，斷 的 時(shí) 候 即 是 供 電 被 斷 開(kāi) 的 時(shí) 候 。模擬電路還有可能嚴(yán)重發(fā)熱，其功耗相對(duì)于工作元件兩端電壓與電流的乘積成正比。 模 擬 信 號(hào) 與 數(shù) 字 信 號(hào) 的 區(qū) 別 在 于 后 者 的 取 值 通 常 只 能 屬 于 預(yù) 先 確 定的 可 能 取 值 集 合 之 內(nèi) ， 例 如 在 {0V, 5V}這 一 集 合 中 取 值 。 電 壓 或 電 流 源 是 以 一 種 通 (ON)或 斷 (OFF)的 重 復(fù) 脈 沖序 列 被 加 到 模 擬 負(fù) 載 上 去 的 ?，F(xiàn)在大量應(yīng)用的逆變電路中，絕大部分都是 PWM 型逆變電路。 若 產(chǎn) 生 過(guò) 渡 轉(zhuǎn) 換 失 真 ， 將 導(dǎo) 致 橋 式 變換 器 不 能 正 常 工 作 于 ZVS工 作 狀 態(tài) 。其 電 路 參 數(shù) 額 定 值 為 :電 源 電 壓 20 V 。 管 腳 18為 陡 度 端 ， 該 腳 接 一 個(gè) 電 阻 Rs將 產(chǎn) 生 電 流 以 形 成 斜 波 ， 連 接 這 個(gè) 電 阻到 輸 入 電 壓 將 提 供 電 壓 反 饋 。 為 保 證 芯 片 正 常 工 作 ， 在 該 腳 電 壓 低 于 欠 壓 鎖 定 閾 值（ ） 時(shí) 停 止 工 作 。 管 腳 5為 電 流 檢 測(cè) 端 ， 該 腳 為 電 流 故 障 比 較 器 的 同 相 輸 入 端 ， 其 基 準(zhǔn) 設(shè) 置 為內(nèi) 部 固 定 （ 由 VREF分 壓 ） 。 表 uc3875 管腳功能表PIN 功能 PIN 功能1 VREF 基準(zhǔn)電壓 10 VCC 電源電壓2 E/AOUT 誤差放大器的輸出 11 VIN 芯片供電電源3 E/A－ 誤差放大器的反相輸入　12 PWRGND 電源地 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)共 33 頁(yè) 第 10 頁(yè)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊4 E/A＋ 誤差放大器的同相輸入 16 FREQSET 頻率設(shè)置端5 C/S＋ 電流檢測(cè) 17 CLOCK/SYNC 時(shí)鐘/同步6 SOFT－START 軟起動(dòng) 18 SLOPE 陡度7,15 DELAYSETA/B,C/D 輸出延遲控制 19 RAMP 斜波14,13,9,8 OUTA～OUTD 輸出 A～D 20 GND 信號(hào)地 管 腳 1可 輸 出 精 確 的 5V