直流斬波電路的仿真分析與實現(xiàn)設(shè)計方案(編輯修改稿)
2025-05-23 07:21 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 于電力二極管可選擇額定電壓為60V電流為6A的二極管。3 控制電路設(shè)計 控制電路方案選擇 MOSFET控制電路的功能:有給變流器的電子開關(guān)提供控制信號,以及對保護信號作出反應(yīng),關(guān)閉控制信號。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,在負輸入端輸入一直流電平,比較后輸出一方波信號,改變負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)計其實可以有很多種方法，可以通過一些數(shù)字運算芯片如單片機、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。該設(shè)計中我選用PWM發(fā)生芯片——TL494芯片來進行調(diào)節(jié)控制。 TL494的引腳圖如圖31所示圖31 TL494引腳結(jié)構(gòu)圖 控制電路原理 TL494是一個固定頻率的脈沖寬度調(diào)制電路，內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器，振蕩頻率可通過外部的一個電阻和一個電容進行調(diào)節(jié)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖32所示輸出脈沖的寬度是通過電容CT上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個控制信號進行比較來實現(xiàn)。功率輸出管Q1和Q2受控于或非門。當雙穩(wěn)觸發(fā)器的時鐘信號為低電平時才會被選通即只有在鋸齒波電壓大于控制信號期間才會被選通。當控制信號增大輸出脈沖的寬度將減小。 控制信號由集成電路外部輸入，一路送至死區(qū)時間比較器，一路送往誤差放大器的輸入端。死區(qū)時間比較器具有120mV的輸入補償電壓，它限制了最小輸出死區(qū)時間約等于鋸齒波周期的4％，當輸出端接地最大輸出占空比為96％，而輸出端接參考電平時占空比為48％。當把死區(qū)時間控制輸入端接上固定的電壓范圍在（0—）之間即能在輸出脈沖上產(chǎn)生附加的死區(qū)時間。 脈沖寬度調(diào)制比較器為誤差放大器調(diào)節(jié)輸出脈寬提供了一個手段：，輸出的脈沖寬度從被死區(qū)確定的最大導通百分比時間中下降到零。，這可能從電源的輸出電壓和電流察覺得到。誤差放大器的輸出端常處于高電平它與脈沖寬度調(diào)制器的反相輸入端進行“或”運算，正是這種電路結(jié)構(gòu)放大器只需最小的輸出即可支配控制回路。 當比較器CT放電，一個正脈沖出現(xiàn)在死區(qū)比較器的輸出端受脈沖約束的雙穩(wěn)觸發(fā)器進行計時，同時停止輸出管Q1和Q2的工作。若輸出控制端連接到參考電壓源，那么調(diào)制脈沖交替輸出至兩個輸出晶體管輸出頻率等于脈沖振蕩器的一半。如果工作于單端狀態(tài)，且最大占空比小于50％時，輸出驅(qū)動信號分別從晶體管Q1或Q2取得。輸出變壓器一個反饋繞組及二極管提供反饋電壓。在單端工作模式下，當需要更高的驅(qū)動電流輸出，亦可將Q1和Q2并聯(lián)使用，這時，需將輸出模式控制腳接地以關(guān)閉雙穩(wěn)觸發(fā)器。這種狀態(tài)下，輸出的脈沖頻率將等于振蕩器的頻率。 控制電路如下圖33所示圖33 控制電路圖4 驅(qū)動電路設(shè)計 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?shù)恼蚝头聪蜉敵鲭妷菏闺娏OSFET管可靠的開通和關(guān)斷；2提供足夠大的瞬態(tài)功率或瞬時電流使MOSFET能迅速建立柵控電場而導通；3盡可能小的輸入輸出延遲時間，以提高工作效率；4 足夠高的輸入輸出電氣隔離性能使信號電路與柵極驅(qū)動電路絕緣；5具有靈敏的過流保護能力。 而電力MOSFET是用柵極電壓來控制漏極電流的因此它的第一個顯著特點是驅(qū)動電路簡單需要的驅(qū)動功率小第二個顯著特點是開關(guān)速度快、工作頻率高。但是電力MOSFET電流容量小耐壓低多用于功率不超過10Kw的電力電子裝置。 在功率變換裝置中根據(jù)主電路的結(jié)構(gòu)起功率開關(guān)器件一般采用直接驅(qū)動和隔離驅(qū)動兩種方式。根據(jù)設(shè)計要求、驅(qū)動要求及電力MOSFET管開關(guān)特性選擇驅(qū)動芯片IR2110來實現(xiàn)驅(qū)動。 芯片IR2110管腳及內(nèi)部電路圖如下圖41所示圖41 IR2110管腳及內(nèi)部電路圖 驅(qū)動電路原理 IR2110內(nèi)部功能由三部分組成邏輯輸入電平平移及輸出保護。 R2110驅(qū)動半橋的電路如圖所示其中C1VD1分別為自舉電容和自舉二極管C2為VCC的濾波電容。假定在S1關(guān)斷期間C1已經(jīng)充到足夠的電壓VC1 VCC。 當HIN為高電平時如下圖42 VM1開通VM2關(guān)斷VC1加到S1的柵極和源極之間C1通過VM1Rg1和柵極和源極形成回路放電這時C1就相當于一個電壓源從而使S1導通。由于LIN與HIN是一對互補輸入信號所以此時LIN為低電平VM3關(guān)斷VM4導通這時聚集在S2柵極和源極的電荷在芯片內(nèi)部通過Rg2迅速對地放電由于死區(qū)時間影響使S2在S1開通之前迅速關(guān)斷。圖42 IR2110驅(qū)動半橋電路
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