spwm橋式逆變電路湖南工學(xué)院(編輯修改稿)
2024-07-16 14:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 延時主要是由高精度的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CD4538完成，CD4538管腳和功能表如圖3所示。CD4538 由兩個高精度可重觸發(fā)地單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)發(fā)器組成，Q和Q非輸出有緩沖，輸出特性對稱。該器件工作時，需外接一個電阻 Rx和一個電容 Cx，調(diào)節(jié) Rx和Cx 數(shù)值，可得到兩個不同寬度地單穩(wěn)態(tài)脈沖，既可以調(diào)節(jié)Rx和Cx 數(shù)值就可以改變死區(qū)時間，并且傳輸延遲時間不受Rx 和 Cx 變化地影響。SPWM信號產(chǎn)生電路如圖4所示，其仿真輸出波形結(jié)果如圖5所示。也可以采用數(shù)字化規(guī)律采樣法，將正弦波信號和三角波信號分別存于ROM中，然后將正弦波數(shù)據(jù)與三角波數(shù)據(jù)進行比較，輸出兩路SPWM信號，采用此方案價格較貴，不符合性價比的要求。圖4 SPWM信號產(chǎn)生電路圖5仿真輸出波形輸出SPWM信號經(jīng)驅(qū)動電路驅(qū)動逆變橋的開關(guān)管。本文驅(qū)動電路的設(shè)計采用的是驅(qū)動芯片。驅(qū)動芯片采用IR公司生產(chǎn)的大功率MOSFET和IGBT專用驅(qū)動集成電路芯片IR2110，IR2110是IR公司生產(chǎn)的大功率MOSFET和IGBT專用驅(qū)動集成電路，可以實現(xiàn)對MOSFET和IGBT的最優(yōu)驅(qū)動，該芯片具有光耦隔離和電磁隔離的優(yōu)點，同時還具有快速完整的保護功能和自帶死區(qū)，因而它可以提高控制系統(tǒng)的可靠性，減少電路的復(fù)雜程度。所以選用此方案。IR2110的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理框圖如圖6所示。圖中HIN和LIN為逆變橋中同一橋臂上下兩個功率MOS的驅(qū)動脈沖信號輸入端。兩路輸出HO和LO分別與兩輸入HIN和LIN相對應(yīng)，SD為保護信號輸入端，當(dāng)該腳接高電平時，IR2110的輸出信號全被封鎖，其對應(yīng)的輸出端HO和LO恒為低電平；而當(dāng)該腳接低電平時，IR2110的輸出信號跟隨HIN和LIN而變化，兩路均能正常輸出，在實際電路里，該端接用戶的保護電路的輸出。IR2110的輸入端為滯環(huán)施密特出發(fā)電路，以提高抗干擾能力和接受上升沿環(huán)慢的輸入邏輯信號，Vdd/Vcc電平轉(zhuǎn)換電路把輸入邏輯信號電平轉(zhuǎn)換為輸出驅(qū)動信號電平，其兩路輸出均采用圖騰柱輸出，輸出級由兩只峰值電流為2A以上，內(nèi)阻為3歐姆以下的N溝道FET組成，輸出級可提供的驅(qū)動電壓為15V—20V。驅(qū)動電路接線圖如圖7所示，懸浮電源VB可以從電源VCC通過二極管DIODE對電容C7充電自舉獲得（因為對于橋式電路，每一路驅(qū)動都必須獨立的直流電源）其二極管必須是快恢復(fù)二極管其耐壓值必須超過主電路直流輸入電壓，電容C7的電容值的選取決定于開關(guān)頻率及MOSFET輸入電容充放電的要求等。H0和L0是兩路驅(qū)動信號輸出端，驅(qū)動同一橋臂的MOSFET，IR2110的自舉電容選擇不好，容易造成芯片損壞或不能正常工作。VB和VS之間的電容為自舉電容。，才能夠正常工作，一般來說，SPWM的開關(guān)頻率較高，應(yīng)采用小容量電容，以提高充電電壓，否則在有限的時間內(nèi)無法達到自舉電壓，實驗表明采用33μF的自舉電容時，驅(qū)動電路的工作狀態(tài)良好。圖6 IR2110的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖7 驅(qū)動電路也可以采用分立元件去驅(qū)動，分立元件主要采用對管來實現(xiàn)信號的放大和隔離，但是其沒有保護功能，不易實現(xiàn)對下級電路的保護，并且電路復(fù)雜，給調(diào)試帶來很多不便，費用也比較昂貴，沒有上述用專用驅(qū)動芯片驅(qū)動比較好，所以不選用這種驅(qū)動方法。 4過流保護電流過大可以使驅(qū)動信號關(guān)斷，以達到保護開關(guān)管避免因為開關(guān)管因為電流過大而燒毀管子的目的。本文采用的是電流互感器的方法來測量電流的，采用電流互感器測量電流。電流互感器可以將電流量線性變換為電壓量，通過測量電壓可以方便的測量電流，電流電壓變換器可以作測量用時與被測電路隔離，因此對被測電路的影響較小，并且，具有能耗小，頻帶寬，信號還原性好，價格便宜等優(yōu)點，所以選用電流互感器這種方案。過電流保護原理如圖8所示，圖中的電阻R17稱為檢測電阻，一般比較小，R
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