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電力電子技術課程設計報告-降壓斬波電路的設計(編輯修改稿)

2024-12-13 14:26 本頁面
 

【文章內容簡介】 為電壓反饋控制模式原理 圖,轉換器輸出電壓 VOUT 的采樣信號 VFB 與基準電壓 VREF 比較,比較輸出信號經反相器反向, D 觸發(fā)器整形,然后和振蕩器與輸出控制開關管。當輸出電壓超出預定值,則反饋控制信號為低電平,低電平 D 觸發(fā)輸出將振蕩器的脈沖信號與為 0,控制開關管持續(xù)關斷,從而降低出出端電壓。同理,當輸出端電壓低于預定值時,翻開控制信號使開關管持續(xù)不斷導通,從而增加輸出端電壓。這就是電壓反饋控制機理,只需要一個反饋信號 VFB,就可以實現整個電路的負反饋而維持輸出恒定。 ( 3) PFM 控制模式 PWM 調制方式是將脈沖寬度固定 ,通過改變開關頻率來調節(jié)占空比的。在電路設計上要用固定脈寬發(fā)生器來代替脈寬調制器中的鋸齒波發(fā)生器,并利用電壓 /頻率轉換器 (比如,壓控振蕩器 VCO)改變頻率。即通過負載端反饋信號與基準信號進行比較,輸出誤差信號對工作頻率進行調節(jié),然后輸出恒寬變頻的方波信號去控制功率開關管。依據負載狀況實時調節(jié)開關管的導通時間,從而穩(wěn)定輸出電壓。其調制原理如圖 8 所示,工作波形如圖 9 所示。 8 總的說來, PFM 控制方式是開關電源中使用已經比較普遍,具有以下優(yōu)點 :在負載較輕情況下效率很高,工作頻率高,頻率特性好,電壓調整率高,適用于 電流或者電壓控制模式。同時,也存在以下缺點 :負載調整范圍窄,濾波成本高。 圖 8 調制原理 圖 9 工作波形 ( 4) PSM 控制模式 PSM ( PulseSkippingModulation)調制方式是開關電源中一種新的控制方式,稱為脈沖跨周期調制。將負載端電壓反饋信號與基準電壓比較轉換為數字電平,在時鐘上升沿檢測該反饋信號電平決定是否在該時鐘周期內工作,調節(jié)開關管的導通時間,從而穩(wěn)定輸出電壓 。其調制原理如圖 10 所示,工作波形如圖 11 所示。當反饋采樣信號 Vfb 大于基準電壓 Vref 時,比較器 輸出低電平,然后經過 D 觸發(fā)器的整形和同步,在時鐘的上升沿將振蕩器的脈沖信號跨過 (與門的作用 ),調節(jié)開關管關斷,從而降低輸出端電壓 。當反饋采樣信號 VF13 小于基準電壓 Vref 時,比較器輸出高電平,然后經過 D 觸發(fā)器的整形和同步,在時鐘的上升沿將振蕩器的脈沖信號送出 (與門的 9 作用 ),調節(jié)開關管持續(xù)導通與關斷,從而提高輸出端電壓。 圖 10 調制原理 圖 圖 11 工作波形 ( 1)脈沖產生電路 工作原理:當接通電源以后,因為電容上的初始電壓為零,所以輸出為高電平,并開始經電阻 R1 向電容 C1 充電。 當充到輸入電壓為觸發(fā)器的正門限電壓時,輸出跳變?yōu)榈碗娖?,電容又經電? R2 開始放電。當放電至觸發(fā)器的負門限電壓時,輸出電位又跳變?yōu)楦唠娖剑娙? C1 重新開始充電。如此周而復始,電路不停的振蕩。通過調節(jié)電阻,電容的值可以改變振蕩周期。同時可以改變 R1 和 R2 的比值來改變占空比。電路如下所示: 10 圖 12 電路圖 圖 13 波形圖 ( 2)放大驅動電路 采用達林頓管進行放大 。 ( 3)信號隔離 采用光耦 TLP5211進行電器隔離 。 ( 1) 過電壓保護 所謂過電壓保護,即指流過 IGBT 兩端的電壓值超過 IGBT 在正常工作時所能承受的最大峰值電壓 Um 都稱為過電壓。產 生過電壓的原因一般由靜電感應、雷擊或突然切斷電感回路電流時電磁感 應所引起。其中,對雷擊產生的過電壓,需在變壓器的初級側接上避雷器,以保護變壓器本身的安全;而對突然切斷電感回路電流時電磁感應所引起的過電壓,一般發(fā)生在交流側、直流側和器件上,因而,下面介紹直流斬波電路主電路的過電壓保護方法。 電路如下 圖 14 所示: 11 圖 14 保護電路 ( 2) 過電流保護 所謂過電流保護,即指流過 IGBT 的電壓值超過 IGBT 在正常工作時所能承受的最大峰值 Im都稱為過電流。這里采用圖 15 所示的電路 圖 15 過電流保護 ( 3) .IGBT 的保護 a. 靜電保護 12 IGBT 的輸入級為 MOSFET,所以 IGBT 也存在靜電擊穿的問題。防靜電保護極為必要。在靜電較強的場合, MOSFET 容易靜電擊穿,造成柵源短路。采用以下方法進行保護:應存放在防靜電包裝袋、導電材料包裝袋或金屬容器中。取用器件時,應拿器件管殼,而不要拿引線。工作臺和烙鐵都必須良好接地,焊接時電烙鐵功率 應不超過 25W,最好使用 12V~ 24V 的低電壓烙鐵,且前端作為接地點,先焊柵極,后焊漏極與源極。在測試 MOSFET 時,測量儀器和工作臺都必須良好接地, MOSFET 的三個電極未全部接入測試儀器或電路前,不要施加電壓,改換測試范圍
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