直流斬波電路設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-03-12 15:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 （ 2） 若負(fù)載中 L值較小，在 V關(guān)斷后，到了 t2 時刻，如圖 4所示，負(fù)載電流已衰減至零，出現(xiàn)負(fù)載電流斷續(xù)的情況。 圖 4 電流斷續(xù)時波形圖 主電路參數(shù)分析 主電路中需要確定參數(shù)的元器件有 IGBT、二極管、直流電源、電感、電阻值的確定，其參數(shù)確定如下： (1)電源 按照設(shè)計(jì)要求， 輸入電壓為 100V。 (2)電阻 REUI M?? 00EETttt EtU ono f fonon ?????0 5 因?yàn)楫?dāng)輸出電壓為 100V時， 按照設(shè)計(jì)要求輸出電流小于等于 5A， 假設(shè)輸出電流為 ~5A。所以由歐姆定 得到： （ 3） 可得到電路電阻應(yīng)該在 ??100020 。 (3)IGBT 當(dāng) IGBT 截止時，回路通過二極管續(xù)流，此時 IGBT 兩端承受最大正壓為100V；而當(dāng) ? =1 時， IGBT 有最大電流，其值為 1A。故需選擇集電極最大連續(xù)電流 cI A5 ，反向擊穿電壓 VBvceo 100? 的 IGBT。而一般的 IGBT 都滿足要求。 (4)二極管 當(dāng) ? =1時，其承受最大反壓 100V；而當(dāng) ? 趨近于 1時，其承受最大電流趨近于 5A，故需選擇 VUN 100? ， AIN 5? 的二極管。 (5)電感 若要使輸出電流不斷續(xù)，則要 （ 4） （ 5） Tton/?? （ 6） 由于 m值應(yīng)大于最小設(shè)定值 為 ，當(dāng) m =， f=40KHz 時， 由 式 ?? /T? （ 7） RL/?? （ 8） 故 （ 9） 當(dāng) ? =0時 L為無窮大，故 L應(yīng)盡可能大，此處選 L=700 mH 。 11??? ???eemEEm m /? ??? ）（ LfRdMI EUR ?? 0 6 3 控制電路原理與設(shè)計(jì) 控制電路方案選擇 IGBT 控制電路的功能有：給逆變器的電子開關(guān)提供控制信號；以及對保護(hù)信號作出反應(yīng)，關(guān)閉控制信號。 實(shí)際上控制電路就是一個脈寬調(diào)節(jié)器， 脈寬調(diào)節(jié)器的基本工作原理是用一個電壓比較器，在正輸入端輸入一個三角波，在負(fù)輸入端輸入一直流電平，比較后輸出一方波信號，改變負(fù)輸入端直流電平的大小，即可改變方波信號的脈寬。 對于控制電路的設(shè)計(jì)其實(shí)可以有很 多種方法，可以通過一些數(shù)字運(yùn)算芯片如單片機(jī)、 CPLD 等等來輸出 PWM 波，也可以通過特定的 PWM 發(fā)生芯片來控制。因?yàn)轭}目要求輸出電壓連續(xù)可調(diào)，所以我選用一般的 PWM 發(fā)生芯片來進(jìn)行連續(xù)控制。 對于 PWM 發(fā)生芯片，選用了 SG3525 芯片，其引腳圖如圖 5所示，它是一款專用的 PWM 控制集成電路芯片，它采用恒頻調(diào)寬控制方案，內(nèi)部包括精密基準(zhǔn)源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和保護(hù)電路等。 圖 5 SG3525 引腳圖 SG3525 的 11 和 14 腳輸出兩個等幅、等頻、 相位互補(bǔ)、占空比可調(diào)的 PWM信號。腳 腳 7 內(nèi)有一個雙門限比較器，內(nèi)設(shè)電容充放電電路，加上外接的電阻電容電路共同構(gòu)成 SG3525 的振蕩器。振蕩器還設(shè)有外同步輸入端 (腳 3)。腳1 及腳 2 分別為芯片內(nèi)部誤差放大器的反相輸入端、同相輸入端。該放大器是 15 8114146751316912310 12VCVR E FC OM P NIN IN +OS C S YN CVC C C S SOU T AOS C OU TSD GNDDIS CRTOU T BCT 7 一個兩級差分放大器。根據(jù)系統(tǒng)的動態(tài)、靜態(tài)特性要求，在誤差放大器的輸出腳9和腳 1 之間一般要添加適當(dāng)?shù)姆答佈a(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，另外當(dāng) 10腳的電壓為高電平時，11和 14 腳的電壓變?yōu)?10輸出。 控制電路工作原理 由于 SG3525 的振蕩頻率可表示為 ： )( 1 dtt RRCf ?? （ 10） 式中 : tC , tR 分別是與腳 腳 6 相連的振蕩器的電容和電阻； dR 是與腳 7相連的放電端電阻值。根據(jù)任務(wù)要求需要頻率為 50kHz，所以由上式可取 tC =1μ F, tR = ?12 , dR = ?4 。可得 f=，基本滿足要求。 SG3525有過流保護(hù)的功能，可以通過改變 10腳電壓的高低來控制脈沖波的輸出。因此可以將驅(qū)動電路輸出的過流保護(hù)電流信號經(jīng)一電阻作用，轉(zhuǎn)換成電壓信號來進(jìn)行過流保護(hù)，如圖 6所示。當(dāng)驅(qū)動電路檢測到過流時發(fā)出電流信號，由于電阻的作用將 10 腳的電位抬高，從而 1 14 腳輸出低電平，而當(dāng)其沒有過流時， 10 腳一直處于低電平 ，從而正常的輸出 PWM 波。 S G 3 5 2 51 61 51 3過 流 信 號 輸 入1 41 11 21 0911 0 0 u F+ 5 . 1 V+ 5 . 1 V+ 1 5 V867525 . 1 K1 K0 . 0 1 u F1 0 K1 0 K1 0 KI N 4 1 4 8I N 4 1 4 8控 制 信號 輸 出 圖 6 控制電路部分電路圖 4 驅(qū)動電路原理與設(shè)計(jì) 8 驅(qū)動電路方案選擇 該驅(qū)動部分是連接控制部分和主電路的橋梁，該部分主要完成以下幾個功能： (1)提供適當(dāng)?shù)恼蚝头聪蜉敵鲭妷海?IGBT 可靠的開通和關(guān)斷； (2)提供足夠大的瞬態(tài)功率或瞬時電流，使 IGBT 能迅速建立柵控電場而導(dǎo)通；
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