【正文】 自動定時，典型值為 50us。由主電 路中的取樣電阻R3產生電流信號經過 6R 送到比較器的信號反相輸入端，與比較器的信號正相輸入端的參考信號進行比較，得到比較結果信號，由比較器的 1 腳輸出送到單片機的 位口。 過電流和過電壓報警電路 [12] （ 1）過電流報警電路 過電流報警電路由發(fā)光二極管 12D 和電阻限流電阻 12R 組成，起到過電流報警的作用。電阻 13R作用是限制通過二極管 13D 的電流 ,從而達到減少功耗和滿足對端口最大電流的限制。模數(shù)轉換電路如圖 10 中所示，模數(shù)轉換電路主要由 ADC0809 模數(shù)轉。當 是高電平時，單片機程序使 電平高低交替變化，使發(fā)光二極管 12D 閃爍，從而表明已發(fā)生電流故障。 （ 4）過電流保護電路元件計算與選擇 根據(jù)電路需的要， 6D 、 7D 可選擇型號為 IN4007 的二極管，在電路中起到保護比較器 LM393 的作用，防止輸入電壓壓差過大而而損壞比較器 LM393。過電流判斷采用比較器，將輸入電流信號和參考信號進行比較，得到過流信號送到單片機的位口 ，單片機作出過流處理響應，關斷 IGBT，起到過電流保護作用 [13][14]。 編程方法 :對 AT89S52編程之前，需根據(jù) Flash編程模式表和對地址、數(shù)據(jù)和控制信號設置。實際上，中斷服務程序必須判定是否是 TF2 或 EXF2激活中斷，標志位也必須由 軟件清 0。默認狀態(tài)下，在待機模式下， WDIDLE＝ 0， WDT繼續(xù)計數(shù)。通過硬件復位退出掉電模式后，用戶就應該給復位 WDTRST，就如同通常 AT89S52 復位一樣。當 WDT激活后，用戶必須向 WDTRST寫入 01EH和 0E1H避免 WDT溢出。例如，下面的間接尋址方式中， R0 內容為 0A0H，訪問的是地址 0A0H的寄存器，而不是 P2口（它的地址也是 0A0H）。一方面用戶訪問 這些單元會得到不確定的結果，另一方面這些單元將用于將來開發(fā)的單片機產品。從外部時鐘源驅動器件的話， XTAL2 可以不接 ，而從 XTAL1 接入，如圖12 所示。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN將無效。在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用?？捎米鐾ㄓ?I/O口，可驅動 4個 TTL負載。在編程和校驗期間， P1口可以輸入低字節(jié)地址。當用做通用 I/O口時，每個引腳能驅動 8個 TTL 第 22 頁 共 45 頁 22 負載；當用作輸入時，每個端口首先置 1。 AT89S52是美國 ATMEL公司生產的低功耗，高性能，采用 CMOS工藝的 8位單片機。微控制器選用單片機，其外圍電路由時鐘信號電路、復位電路和報警電路組成。由于主電路最大輸入電壓為 350V，當 IGBT 導通時5D 所承受的反向電壓即為350V，為考慮留有一定裕度，取二極管 5D 的反向電壓為 VV ?? 。又輸出為穩(wěn)壓電壓 24V，為了留有裕量，可以選則 2C 的電壓為 VV 48224 ?? 。綜上所述，選擇西門子公司 的 BSM25GB120DN2 型 IGBT，其中 25 代表 IGBT 的工作電流為 25A， 120 代表其 IGBT 的工作電壓為 1200V。在電壓 1000V 以上時，開關損耗只有 GTR（電力晶體管） 的 1/10，與電力 MOSFET（場效應管） 相當；相同電壓和電流定額時，安全工作區(qū)比 GTR 大，且具有耐脈沖電流沖擊能力；通態(tài)壓降比VDMOSFET 低，特別是在電流較大的區(qū)域；輸入阻抗高，輸入特性與 MOSFET 類似；IGBT 與 MOSFET 和 GTR 相比，耐壓和 通流能力還可以進一步提高，同時保持開關頻率高的特點。 IGBT 的關斷 時，從驅動電壓 GEu 的脈沖下降到其幅值的 90%的時刻起，到極電極電流 CI 下降 90%的 CMI 時刻止，這段時間為 關斷延遲時間 時間 )(offdt 。 IGBT 的開通過程與 MOSFET 的相似，這是 因為開通過程中 IGBT 在大部分時間作為 MOSFET 運行 的。 在 +25176。由于前面提到的電導調制效應，使得電阻 NR 減小，這樣高耐壓的 IGBT 也具有很小的通態(tài)壓降。 (1) IGBT 的結構與工作原理 圖 6 IGBT 的結構、簡化等效電路和電氣圖形符號 a) 內部結構端面示意圖 b)簡化等效電路 c)電氣圖形符號 IGBT 也是三端器件，具有柵極 G、集電極 C 和發(fā)射極 E。根據(jù)任務要求，本設計選擇非隔離型 DCDC 斬波器 。因此， B 點電壓 BU 的平均值為 （ CU 為電容電壓 C 的平均值），又因電感 L1 的電壓平均值為零，所以 另一方面， A 點的電壓平均值為 ，且 L2 的電壓平均值為零，按圖 4b 中輸出電壓 0U 的極性，有 。當 0? 1/2 時為降壓，當 1/2? 1 時為升壓，因此將該電路稱作升降壓斬波電路。 升降壓斬波電路 升 降 壓斬波電路（ BoostBuck Chopper）的原理圖及工作波形如圖 3 所示 ： 圖 3 升降壓斬波電路及其波形 a）電路圖 b）波形 首先設 L 值很大， C 值也很大。 根據(jù)電路結構可以得出電流的平均值 0I 為 (26) 由式 (13)即可得出電源電流 1I 為 (27) 基于電力電子電路實質上是分時段線性電路這一思想 ,升壓斬波電路解析如下 ： 在 IGBT 處于通態(tài)期間 ,設負載電流 1i , ME 為反電動勢 ,可列出如下方程 ： （ 28） 設此階段電流初值為 10I , RL/?? ,解上式得 （ 29） 在 IGBT 處于斷態(tài)期間 ,設負載電流為 2i ,可以列出如下方程 ： （ 210） 1????ontEI1? ? off1o tIEU ?? ? o f f1oon1 tIEUtEI ??EtTEt ttU of fof f of fono ???Ttoff??EEU ?? ??? 1 11ooo1 IUEI ?RERUI ?1oo ??REIEUI 2oo1 1???M11dd ERitiL ?????????? ??? ?? ?? tt eREeIi 1M101EERitiL ??? M22dd 第 11 頁 共 45 頁 11 設此階段電流初值為 20I ,解上式得 （ 211） 當電流連續(xù)時從圖 2 b）的電流波形可看出 ， t= ont 時刻 1i = 20I ， t= oft 時刻 2i = 10I ，由此可得： （ 212） （ 213） 由以上兩式求得： （ 214） （ 215） 即 IGBT 進入通態(tài)時的電流初值就是 IGBT 在斷態(tài)階段結束時的電流值 ， 反過來 ， IGBT進入斷態(tài)時的電流初值就是 IGBT 在通態(tài)階段結束時的電流值。 圖 2 升壓斬波電路及其工作波形 E VRL VDa)Cioi1iGuob)iGioI1OOtt?????? ??? ?m emt ??? )1(1lnx11??? ???eemEmT ttT EttTEtU ?????? ?????? ???????? xonMxonono 1)( ?R EUREmT tttitiTI t t moxon0 0 21o on x dd1 ???????? ????????? ?? ? ? ? 第 10 頁 共 45 頁 10 a) 電路圖 b) 波形 假設電路中電感 L 足夠大，電容 C 值也足夠大，當 V 處于通態(tài)時，電源 E 向電感L 充電，充電電流基本恒定為 1I ，同時電容 C 上的電壓向負載 R 供電，因 C 值很大，基本保持輸出電壓 0U 為恒值。利用解析方法可對電流斷續(xù)的情況進行解析。從負載看，在整個周期 T中負載一直在消耗能量，消耗的能量為 。 2. 保持 開關導通時間 ont 不變，改變 開關周期 T ， 稱為頻率調制或調頻率型。為了使負載電流連續(xù)且脈動小通常使串接的電感 L 值較大。它包括 6種基本斬波電路形式：降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、 Cuk 斬波電路、Sepic 斬波電路、 Zeta 斬波電路 [1][2][3][4]。因此近年來隨著電力電子器件的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了以全控型電力電子器件為斬波開關的直流斬波電路。 第 1 頁 共 45 頁 1 學號 : 02417114 畢業(yè)設計 （ 06 屆） 題 目： 基于微控制器的直流斬波器的設計 學 生： 學院（系）： 計算機 專 業(yè) 班 級： 自動化 校內指導教師： 專業(yè)技術職務： 校外指導老師： 專業(yè)技術職務： 第 2 頁 共 45 頁 2 目錄 1 引言 2 直流斬波電路的分類及原理 直流斬波電路的分類 降壓斬波電路 升壓斬波電路 升降壓斬 波電路 Cuk 斬波電路 3 總體方案 主電路形式 主電路工作原理 IGBT的性能、參數(shù) 主電路元器件參數(shù)計算選型 主電路元件參數(shù)的計算 4 控制電路功能及組成 控制電路核心部件 微控制器選型 微控制器 AT89S51 介紹 控制電路原理 過電流和過電壓報警電路 過電流保護電路 過電流保護電路組成 比較器的選擇 比較器 LM393 的工作原理 模數(shù)轉換電路及模數(shù)轉 換器 ADC0809 介紹 ADC0809 與單片機的接口 模數(shù)轉換電路組成及元件計算 5 信號的隔離與驅動 信號的隔離與驅動電路組成 驅動電路基本功能 驅動與隔離電路工作原理 信號驅動與隔離電路參數(shù)計算 脈沖變壓器的計算 6 電源電路 電源電路組成 電源電路元件選擇 7 電路實驗 8 系統(tǒng)調試結果 第 3 頁 共 45 頁 3 9 結束語 10 參考文獻 11 致謝 第 4 頁 共 45 頁 4 基于微控制器的直流斬波器的設計 摘要： 本文介紹一種基于 89S52 單片機控制的直流斬波電路的組成和控制原理、設計方法及組成系統(tǒng)的軟、硬件。直流斬波器不僅能起到調壓的作用 ,還能起到有效抑制電網側諧波電流的作用 [5][6][7][8]。 2 直流斬波電路的分類及原理 [1][2][3][4] 直流斬波電路的分類 直流斬波電路 (DC Chopper)的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩?