【文章內(nèi)容簡介】 能達到熱平衡狀態(tài)時的功率參數(shù)來確定散熱器應(yīng)當具備的相關(guān)參數(shù)，因此在設(shè)計過程中一般先根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)手冊和實際電路工作參數(shù)來計算出功率器件的功率損耗，然后以此作為依據(jù)計算散熱器相關(guān)參數(shù)。n 而功率器件的功率損耗一般包括器件的通態(tài)損耗、開關(guān)損耗、斷態(tài)漏電流損耗。功率器件在開關(guān)過程中消耗在驅(qū)動控制板上的功率以及在導(dǎo)通狀態(tài)時維持一定的柵極電壓、電流所消耗的功率稱為開關(guān)器件的驅(qū)動損耗。一般情況下，這部分的功率損耗與器件的其他部分損耗相比可以忽略不計，但對于 GTO、 GTR等通態(tài)電流比較大的功率器件則需要特殊考慮。n 在較大功率的電力電子設(shè)備中，為了提高散熱效果，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作，提高功率器件使用壽命，往往對電力電子功率器件采用了強迫風冷技術(shù)，強迫風冷的散熱效果遠好于自然風冷 ,復(fù)雜性大大低于水冷和油冷。n 采用強迫風冷還可以顯著減小散熱器體積，有利于設(shè)備小型化、輕量化的實現(xiàn)。在采用強迫風冷時，散熱器的熱阻將會顯著減小。降低熱阻，提高對流換熱的途徑主要有：n 加大散熱器尺寸或者增加散熱片數(shù)量以加大散熱面積；n 采用更大尺寸或擁有更強風力的風機增大空氣流速以增大；n 通常情況下 ,選用散熱面積較大的型材散熱器和風量較大的風機可以降低散熱器到環(huán)境介質(zhì)的熱阻 ,但散熱面積的增加和風機風量的提高均受裝置體積、重量以及噪音指標等限制。由于電力電子器件的小型化和輕量化的發(fā)展趨勢，在散熱器和風機參數(shù)一定的條件下 ,通過合理的風道設(shè)計，在散熱器表面流場引入紊流是改善散熱的又一有效途徑。n 合理的風道設(shè)計一般要求引導(dǎo)風扇氣流沖擊散熱器表面，適當?shù)母淖儦饬髟谏崞鞅砻娴牧鲃臃较蛞栽谏崞鞲浇鲌鲋行纬纱蟮臄_動 ,從而形成廣泛的紊流區(qū) ,加強散熱效果 ,同時不應(yīng)使氣流壓頭損失過大,流速下降過多 ,以免降低散熱效果。n 7)電流取樣尖峰消取n 圖 106 消取電流取樣的前沿尖峰電路由于UC1846為峰值電流取樣，取樣電流信號前沿尖峰很大，嚴重時影響工作，為消取電流取樣的前沿尖峰，設(shè)計了消取電流取樣的前沿尖峰電路 ,工作原理如圖 106所示，信號如圖 107所示。 圖 106 消取電流取樣的前沿尖峰電路圖 107 各點信號n 9）系統(tǒng)設(shè)計n 綜上所考慮，小靈通基站電源的系統(tǒng)電路圖如圖 108所示。由功率電路（主電路，包括輸入 EMI， H橋，輸出整流濾波）、控制電路（包括 UC384電壓取樣電路、電流取樣尖峰消取電路）和驅(qū)動電路（IR2110驅(qū)動）組成。圖 108 略去保護電路的小靈通基站電源電路圖 返回167。 直流電機調(diào)速n 1專用集成電路 UC3637控制器電路設(shè)計n UC3637是直流電動機脈寬調(diào)制（ PWM）控制器。該集成電路用于開環(huán)或閉環(huán)直流電動機速度控制。輸出兩路 PWM脈沖信號，這兩路信號與誤差電壓信號的幅值成正比，且與極性相關(guān)，可構(gòu)成雙向的調(diào)速系統(tǒng)。該控制器還可以用于其他電動機 PWM控制，例如無刷直流電動機 PWM速度控制、位置控制等。n 1） UC3637的特點n 單電源或雙電源工作， 177。 — 177。20V ； 雙路 PWM信號輸出，驅(qū)動電流能力為 100 mA；限流保護；欠電壓封鎖；有溫度補償， 的關(guān)機控制。n 2）結(jié)構(gòu)與功能n UC3637結(jié)構(gòu)功能圖如圖 109，可以看出 UC3637主要由下列幾部分組成：三角波發(fā)生器： CP， CN， S1， SR1； PWM比較器： CA， CB；輸出控制門： NA， NB；限流電路： CL， SRA， SRB；誤差放大器： EA；關(guān)機比較器： CS；欠電壓封鎖電路： UVL。 圖 109 UC3637的結(jié)構(gòu)功能圖n 如圖 1010所示，在正電源和負電源之間串接 R R R3三個電阻（其中 R1=R3），兩個分壓點分別接 (１腳 )和 (3腳 )，作為閾值電壓。 2腳和 18腳分別接電容 CT和電阻 RT，電容和電阻另一端都接地。+VTH 還通過內(nèi)部的緩沖電路與 RT作用產(chǎn)生給電容 CT充電的恒流 Is。當 CT以恒流線性充電， 2腳電壓達到 VTH時，比較器 CP（ 2腳為輸入）觸發(fā)觸發(fā)器的端，使為高電平，關(guān)閉相應(yīng)開關(guān)。負電流 IS接2腳， CT以線性放電，到 VTH時，比較器CN（ 2腳為輸入）觸發(fā) RS觸發(fā)器的復(fù)位端 R，引起電容的重新充電過程。產(chǎn)生的三角波電壓信號峰 — 峰值為 ，其頻率由 CT、 RT決定。圖 1010三角波發(fā)生器電路 n 參看圖 1011比較器連接圖，比較器 CA和 CB的（ 10腳）、（ 8腳）連至 2腳，得到三角波輸入。外接控制信號（ 17腳）經(jīng)過兩個電阻分別接，并從（ 11腳）輸入，從－Ｂ in（9腳）輸入。這兩比較器的輸出為雙 PWM信號，它們互為反相，并且在它們的前后沿都存在死區(qū)時間，見圖 1012，比較器 A和 B的信號經(jīng)門電路后輸出（ 4腳）和（ 7腳）輸出，門電路主要是進行欠電壓封鎖和過流封鎖。圖 1011 比較器外電路連接圖n 在圖 1013中，利用 RS作為電動機電流的檢測電阻，檢測信號從 12和 13腳輸入。比較器 CL設(shè)有 200mV的閾值，當電動機電流增大而使 RS上的電壓達到這個閾值時， CL輸出變?yōu)楦唠娖?，?SRA和 SRB復(fù)位至低電平，進而使 AOUT和 BOUT變?yōu)榈碗娖健 圖 UC3637內(nèi)部的欠電壓封鎖電路。在電源電壓低于 +，使輸出 AOUT和 BOUT 鎖定為低電平。關(guān)機控制比較器 CS的反相輸入端內(nèi)接（ ）電壓，同相輸入端接 14腳。在 14腳外接適當電路可以用來控制電動機的起停，或延時起動，或其他保護控制。n 誤差放大器：獨立的誤差放大器是一個高速運算放大器，典型帶寬為 1MHz，有低輸出阻抗，可在閉環(huán)速度控制中作為速度調(diào)節(jié)器使用。 圖 1012 雙 PWM信號的產(chǎn)生 圖 1013 限流保護電路圖n 2主電路設(shè)計 n 可逆 PWM變換器主電路有多種形式，最常用的是橋式 (亦稱 H形 )電路 ,如圖 1014所示。這時，電動機 M兩端電壓的極性隨開關(guān)器件驅(qū)動電壓的變化而變化，其控制方式有雙極式、單極式、受限單極式等多種，這里采用最常用的雙極式控制的可逆 PWM變換器。雙極式控制可逆 PWM變換器的工作順序如圖 1015所示。 n n 圖 1015 雙極式控制可逆 PWM變換器的驅(qū)動電壓、輸出電壓和電流波形圖 1014 橋式可逆 PWM變換器n 圖 id的兩條電流波形， id1相當于一般負載時的情況，脈動電流的方向也始終為正； id2相當于輕載時的情況，電流可在正負方向之間脈動，但平均電流仍為正，等于負載電流。在不同情況下，器件的道通、電流的方向與回路都和有制動電流通路的不可逆 PWM變換器相似。電動機的正反轉(zhuǎn)則體現(xiàn)在驅(qū)動電壓正、負脈沖的寬窄上。當正脈沖較寬時， tonT/2，則 UAB的平均值為正，電動機正轉(zhuǎn)，反之則反轉(zhuǎn)；如果正、負脈沖相等，平均輸出電壓為零，則電動機停止。n 基于專用集成電路 UC3637的開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)控制電路如圖 1016所示，功率電路和驅(qū)動不再討論。 圖 1016 UC3637的開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)控制電路返回167。 基于 DSP的直流電機弱磁調(diào)速n 1性能指標n 電機功率容量 kW n 輸入電壓 220 V直流n 效率 80%n 電機額定轉(zhuǎn)速 3000 r/minn 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定精度 速度誤差≤177。3%n 啟動電流 ≤30An 2 系統(tǒng)組成 n 直流電機弱磁調(diào)速由功率電路及控制系統(tǒng)兩部分組成。功率電路由主電源、輔助電源、 IGBT驅(qū)動電路及直流電機組成。控制電路由 DSP、 PWM信號輔助生成電路、檢測電路、信號處理及保護電路等組成。由 DSP產(chǎn)生的兩路 PWM信號經(jīng)驅(qū)動電路調(diào)節(jié)驅(qū)動 IGBT，將主電源輸入給電機，分別進行軟啟動和勵磁電壓調(diào)節(jié)，進而控制轉(zhuǎn)速，當轉(zhuǎn)速反饋達到給定速度信號時， DSP輸出的 PWM占空比保持不變，由 DSP構(gòu)成的控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。圖 1017示出了以 DSP為核心的穩(wěn)速系統(tǒng)總體組成。n 圖 1017