【文章內容簡介】 閉合后將使光耦動作，在 LosePump 引腳產(chǎn)生由低電平向高電平的轉換，此上升沿將引發(fā)單片機中斷對電源進行保護。 渦流式氣泵 故障保護原理圖 如圖 26所示 。 83241U2ALM3931KR11VCCVCC1KR12VCCCurrentValueR16AGNDC4310kR15231114U4A MCP604I/P10KR17OverCurrentC111KR10C12AGND910D21N5819D6D3D7 圖 26 風機故障保護原理圖 mega16 的顯示電路設計 我們采用的是四位共陽極的數(shù)碼管顯示，四位數(shù)碼可以提高精確度。為了使數(shù)據(jù)更好的反應出來，我們設計了電流顯示模塊和功率顯示模塊。數(shù)顯模塊也具有一定的數(shù)據(jù)接收和處理能力。數(shù)據(jù)的傳送都是采用了串口，因為串口傳送數(shù)據(jù)可以減少控制系統(tǒng)對大量數(shù)據(jù)的運算，減少占用主控的資源。主控只需要把采集回來的數(shù)據(jù)經(jīng)過串口放松給顯示模塊，數(shù)據(jù)的處理就由顯示模塊處理和現(xiàn)實。下圖 是顯示模塊的電路圖。 絕 緣柵雙極晶體管 (IGBT)是一種新型的電力半導體器件， IGBT 既具有功率場效應晶體管 (MOSFET)高速、高輸 入阻抗、易驅動的特點，又具有雙極達林頓功率晶體管 GTO 飽和電壓低、電流容量大等優(yōu)點的電力電子開關器件。 IGBT 也是一款采用 電壓型驅動、高輸入阻抗、開關速度快 (可正常工作在幾十千赫茲頻率范圍內 )的 電力電子開關器件 。由于他的這么多的優(yōu)點讓 IGBT 廣泛應用于 大中功率開關電源、逆變器、高頻感應加熱、有源濾波器、家用電器等需要電流變換場合。 IGBT 的額定工作電流較高，可以應用于 輸出數(shù)百安電流的變頻裝置，也可應用于 數(shù)碼相機的閃光燈控制 電源 。近幾年來，變頻技術在交流傳動領域的U6TLP521VCCAirVolt12VDR27R281KR25C40LosePump 應用風起云涌， IGBT 作為變頻器的功率輸出器 件，其應用 也 是日趨廣泛。在快速低損耗的電力電子應用 中 ，在中、低頻功率控制應用中， IGBT 最具獨特性能。IGBT 有逐步取代 MOSFET 和 GTO 之趨勢。 IGBT 與 其它 半導體開關器件 一樣， 其工作特 性 依賴于 具體 電路條件和開關環(huán)境 。因此， IGBT 的驅動電路 及 保護電路是電路設計的難點。 采用 性能優(yōu)良的驅動 電路，能夠 保證 IGBT 開關的可靠運行，提高設備的穩(wěn)定性 。以下是 本論文所采用 的驅動電路： 驅動信號是兩路輸出分別驅動 IGBT 的上半橋和下半橋。驅動模塊包括DC/DC 電源模塊和隔離驅動模塊。結構框圖如下： 驅動特性 (均為在以下條件時測得 :Ta=25℃ ,Vp=15V,Fop=50KHz,模擬負載電容CL=220nF) 如附表一。 參數(shù) 符號 最小值 典型值 最大值 單位 輸入脈沖電壓幅值 Vpwm 2 15 V 輸入脈沖電流幅值 Ipwm 9 10 12 mA 輸出電壓 VOH V VOL 8 輸出電流 IOHP 6 A IOLP 6 柵極電阻 Rg 10 Ω 輸出總電荷 Qout 2 μC 工作頻率 Fop 0 60 KHz 占空比 δ 0 100 ％ 最小工作脈寬 Tonmin μS 上升延遲 Trd μS 下降延遲 Tfd 使能端電平(1) ENA 18 V 絕緣電壓 VISO 3500 Vrms 共模瞬態(tài)抑制 CMR 30 KV/μS DC/DC 輔助電源電性能參數(shù) (均為在以下條件時測得 :Ta=25℃ ,Vp=15V)，如附表二。 參 數(shù) 符號 最小值 典型值 最大值 單位 輸入電壓 (1) Vdc 12 15 20 V 電源輸入電流 (2) Idc A 輸出電壓 Vo V 輸出功率 Po 6 W 效率 η 75 ％ 短路保護性能 (均為在以下條件時測得 :Ta=25℃ ,Vp=24V,Fop=50KHz,模擬負載電容 CL=220nF)，如附表三。 參 數(shù) 符號 最小值 典型值 最大值 單位 保護動作閾值 (1) Vn V 保護盲區(qū) (2) Tblind μS 軟關斷時間 (3) Tsoft 4 μS 故障后再啟動時間 (4) Trst 10 mS 故障信號延遲 Talarm 5 μS 故障信號輸出電流 Ialarm 10 mA 電路板的輸出接線示意圖， 如圖 28。 本驅動電路模塊既可以驅動一只 IGBT，也可以驅動兩只并聯(lián)的 IGBT。 圖 28 驅動電路接線圖 Jo 到 IGBT 柵極和發(fā)射極的引線要短一些，并使用絞線，以減小寄生電感，但集電極的反饋連線不要絞在一起。 2. 謹防柵極和發(fā)射極輸出短路，短路時間超過幾秒，可能損壞板上器件。 3. 盡量減小雜散電感，并設置良好的 IGBT 過壓吸收回路，避免尖峰電壓擊穿IGBT。 4. 輸入電源接反，電源插座上并聯(lián)的二極管將短路外部輸入電源，做實驗時請注意。 報警信號輸出 由于提高輸入輸出的抗干擾力，我們應用光耦對信號隔離。報警信號輸出可以是高電平輸出也可以是低電平輸出我們的系統(tǒng)應用了高電平輸出。當 IGBT 過流時，烯烴會檢測到高電平。 圖 29是報警電路的設計： 圖 29 報警信號電路 系統(tǒng)電源采用 5V、 12V、 15V 供電， 5V電源是供給芯片的消耗電源和串口的顯示電源。 12V 是作為系統(tǒng)版的隔離電源，為了增大控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾力。我們用 12V 電源讓他對輸出進行隔離。 15V 是開關器件 IGBT 的驅動電源供電。 由于單片機和驅動的可靠工作，對電源的可靠性和穩(wěn)定性要求很高。并且IGBT 的驅動工作電流很大，所要對電源穩(wěn)壓芯片的要求比較高。我們設計用LM1085 電源穩(wěn)壓芯片滿足大電流可靠供電的要求。 LM1085 的正常工作通流能力3A 最大帶負載功率可達幾十瓦。 圖 210是由 LM1085 設計的電源原理圖。電容是為了濾波、穩(wěn)壓、儲能的作用。 圖 210 電源電路 第三章 逆變電源主電路的設計與構成 高頻變壓器設計 1） 高頻變壓器的定義與分類 高頻變壓器是相對于音頻和工頻變壓器而言的。由于高頻的范圍 涉及很 廣，要 劃分 明確是困難的。工作頻率在音頻以上的變壓器統(tǒng)稱為高頻變壓器。應該說，這種叫法是不嚴格的。 其工作頻率的不同，我們把高頻變壓器按以下進行分類： ① 按頻率范圍 可 分為 a. kHz 級高頻變壓器，指工作頻率在 幾 kHz 到 幾百 kHz之間 的高頻變壓器； b. MHz 級高頻變壓器 ,指 工作頻率在 1MHz 以上的高頻變壓器。 ② 按工作頻帶 可 分為 a. 窄 頻 帶 高頻變壓器， 指 工作在 一個很窄 頻率范圍內 的變壓器 ， 例 如變換器變壓器、振蕩器變壓器 ； b. 寬頻 帶 高頻 變壓器，指工作在一個很寬頻率范圍內的變壓器， 例 如阻抗變換器變壓器、通訊變壓器。 2）磁芯材料的選擇 提高逆變電源效率的關鍵因素 就是合理 選擇變壓器的磁 芯 材料和結構以及降低變壓器的能耗 。高頻變壓器工作 在 頻率較高 的環(huán)境下。 選擇飽和磁感應強度、電阻率及磁導率較高的磁芯材料 就能可靠的使變壓器 工作在損耗小、輸出脈沖上升速度快、結構緊湊 的環(huán)境中 。 鐵氧體材料均為軟磁鐵氧體材料 多 用于高頻變壓器中。軟磁鐵氧體材料的 高頻損耗小， 電阻率高， 并且 易于生產(chǎn) 加工 ，成本低，是目前高頻變壓器中使用量最大的磁性材料。軟磁鐵氧體材料主要分為 MnZn鐵氧體和 NiZn鐵氧體兩大類。 在 ~1MHz 的頻率場所 主要用 MnZn 鐵氧體 的高頻變壓器 ， 在 1MHz 以上 的產(chǎn)生主要用 NiZn鐵氧體 的高頻變壓器 。 我們采用的是 MnZn 鐵