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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