【正文】 于系統(tǒng)穩(wěn)定工作。因此,要根據(jù)實(shí)際情況合理選擇的值。 HCPL316J 是一種簡(jiǎn)單的智能型驅(qū)動(dòng)器芯片。用戶可根據(jù)需要靈活設(shè)置高電平輸入、高電平輸出和低電平輸入、高電平輸出的輸入方式,自動(dòng)復(fù)位或通過(guò)控制復(fù)位,故障自動(dòng)關(guān)斷,光耦隔離,CMOS/TTL 電平兼容,集成的退飽和電壓檢測(cè)，有回滯的低電壓閉鎖(UVLO) ,軟關(guān)斷IGBT 技術(shù)及隔離的故障反饋信號(hào)。IGBT柵極最大驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)2. 5 A ,最大驅(qū)動(dòng)電流= 150 A , =1 200 V ,最大開(kāi)關(guān)速度為500 ns ,較寬的工作電壓范圍為15～30 V?！【哂姓蛲孙柡捅Ｗo(hù)的HCPL316J驅(qū)動(dòng)電路V in+和V in是正向及反向輸入信號(hào)端,經(jīng)過(guò)內(nèi)部光耦隔離,放大后在端輸出與波形相同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。IGBT正向?qū)〞r(shí)的柵源電壓為；反向截止時(shí)的為。(C3,C4,C5)提供開(kāi)關(guān)變換瞬態(tài)時(shí)的工作電流；100pF的電容()反映了當(dāng)IGBT發(fā)生過(guò)流故障時(shí),HCPL316J從檢測(cè)到故障到開(kāi)始工作的反應(yīng)時(shí)間。為了提高故障信號(hào)的抗干擾能力,在引腳接一個(gè)上拉電阻和。為了防止門(mén)極開(kāi)路或損壞時(shí)主回路加上電壓而損壞IGBT,在柵射極之間加上一個(gè)下拉電阻R4,以吸收大約650μA的靜態(tài)電流。R2的作用是限制芯片在腳上的外抽電流，它與，構(gòu)成IGBT集電極短路保護(hù)電路。驅(qū)動(dòng)電路的電源采用7個(gè)獨(dú)立的電源供電，由開(kāi)關(guān)變壓器多路輸出經(jīng)整流濾波和三端穩(wěn)壓器得到。正向電壓為18V，反向關(guān)斷電壓為－5V，芯片驅(qū)動(dòng)電壓為5V。該電壓值能保證IGBT可靠工作。為了防止同一橋臂的上、下管同時(shí)導(dǎo)通而引起IGBT 直通燒毀，在硬件電路上采用了一端為控制信號(hào)另一端接地的方式。每一片的HCPL316J都由管腳1作為控制信號(hào)，管腳2全部接地，同時(shí)通過(guò)控制電路實(shí)現(xiàn)死區(qū)時(shí)間設(shè)置來(lái)保證上、下管不能直通。用戶能夠靈活設(shè)計(jì)HCPL316J驅(qū)動(dòng)電路和控制電路之間的接口。由于HCPL316J 能兼容TTL/CMOS電平，因此可直接將控制器過(guò)來(lái)的PWM信號(hào)接在驅(qū)動(dòng)芯片上。復(fù)位信號(hào)可采用局部復(fù)位、全局復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位方式。該電路采用了全局復(fù)位方式，四組復(fù)位信號(hào)以或的方式聯(lián)接在一起，然后以一個(gè)信號(hào)聯(lián)接到控制器的復(fù)位控制信號(hào)上。故障檢測(cè)信號(hào)與復(fù)位信號(hào)一樣，以總線方式聯(lián)接在一起送進(jìn)控制器中?？刂破鞑捎梅至⒃骷?gòu)成的能夠產(chǎn)生PWM控制信號(hào)的控制電路（詳見(jiàn)3控制電路部分）,在HCPL316J內(nèi)經(jīng)過(guò)光電隔離，復(fù)現(xiàn)原有的控制信號(hào)去控制IGBT。用555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路檢測(cè)FAULT信號(hào)，如果有故障，則封鎖PWM輸出。使系統(tǒng)重新工作必須先發(fā)出一個(gè)RESET信號(hào)，然后送出PWM信號(hào)才能正常運(yùn)行。在接口電路設(shè)計(jì)中應(yīng)注意: ①要求驅(qū)動(dòng)芯片的供電電壓比較穩(wěn)定，否則會(huì)損壞芯片； ②該芯片的控制功率電源較多，而且還有部分高壓信號(hào)與其相連，因此在布線制板時(shí)一定要考慮電源之間的間距和芯片輸出到IGBT之間的距離；③為了提高系統(tǒng)的抗共模干擾能力，可以在控制器和驅(qū)動(dòng)電路之間加光耦。6 輔助直流穩(wěn)壓電源方案1：采用單一電源供電。這種方法明顯不行。因?yàn)殡娐分杏心M電路、數(shù)字電路等弱電部分電路，還有感應(yīng)加熱負(fù)載的強(qiáng)電流電路。如果采用單一電源，各個(gè)部分很可能造成干擾，系統(tǒng)無(wú)法正確工作，還可能因?yàn)樨?fù)載過(guò)大，電源無(wú)法提供足夠的工作電流。特別是壓機(jī)啟動(dòng)瞬間電流很大，而且逆變電路負(fù)載電流波動(dòng)較大會(huì)造成電壓不穩(wěn)，有毛刺等干擾，嚴(yán)重時(shí)可能造成弱電部分電路掉電。方案2：采用雙電源，即電源負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路等強(qiáng)電部分用一個(gè)電源，模擬電路、數(shù)字電路等弱電部分用一個(gè)電源。這種方法明顯比前一種方案可靠性要高，但是電路間還是可能會(huì)產(chǎn)生干擾，造成系統(tǒng)不正常，而且還可能會(huì)對(duì)IGBT的工作產(chǎn)生干擾，影響IGBT的正常工作。方案3：采用多電源供電方式，即對(duì)數(shù)字電路、模擬電路、驅(qū)動(dòng)電路分別供電，這種方案即降低了系統(tǒng)各個(gè)模塊間的干擾，還保證了電源能為各部分提供足夠的工作電流，提高系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)上述分析，決定采用方案3。 三端固定穩(wěn)壓器三端固定穩(wěn)壓器CW78與LM317不一樣，為固定式三端穩(wěn)壓器，它只能輸出一個(gè)穩(wěn)定電壓。 CW7CW79系列穩(wěn)壓器CW78系列穩(wěn)壓器輸出固定的正電壓，如7805輸出為＋5V；CW79系列穩(wěn)壓器輸出固定的負(fù)電壓，如7905輸出為－5V。 CW78╳╳典型應(yīng)用電路輸入端接電容可以進(jìn)一步濾除紋波，輸出端接電容Co能改善負(fù)載的瞬態(tài)影響，使電路穩(wěn)定工作。、最好采用漏電流小的鉭電容， ，如采用電解電容，則電容量要比圖中數(shù)值增加10倍。. 本次設(shè)計(jì)用的的電源 18伏, 15伏穩(wěn)壓電壓電源。從圖可見(jiàn)，穩(wěn)壓電源由變壓器、二極管整流橋、濾波器和集成穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)組成。，整流變壓器副邊繞組電壓降為20伏，則穩(wěn)壓電源變?yōu)檩敵?8伏的單路直流穩(wěn)壓電源。 +15伏穩(wěn)壓電壓電源 177。12伏，177。5伏雙路穩(wěn)壓電源 177。12伏輸出的直流穩(wěn)壓電源，從圖可見(jiàn)，穩(wěn)壓電源與177。12V輸出的直流穩(wěn)壓電源一樣，也是由變壓器、二極管整流橋、濾波器和集成穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)組成。，7912換成7905(注意7912管腳的輸入、輸出和接地都與7812不同的.)則穩(wěn)壓電源變?yōu)檩敵?77。5伏的單路直流穩(wěn)壓電源，供給HCPL316J芯片工作。 177。12伏雙路穩(wěn)壓電源（1）使用中應(yīng)注意：①整流橋輸出地端應(yīng)接在大電解電容上，以利于降噪。電解電容應(yīng)大于1000 ，以為7812三端穩(wěn)壓模塊提供較穩(wěn)定的直流輸入。二極管選用IN4004,以便在出現(xiàn)反向電壓時(shí)可以迅速導(dǎo)通，保護(hù)三端穩(wěn)壓模塊7812。②為消除三端穩(wěn)壓模塊內(nèi)部產(chǎn)生的高次諧波，抑制穩(wěn)壓電路的自激震蕩，實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)償，應(yīng)在模塊兩端分別并聯(lián)一小電容。 元器件選擇及參數(shù)計(jì)算（1）三端穩(wěn)壓器集成穩(wěn)壓器的輸出電壓 Vo應(yīng)與穩(wěn)壓電源要求的輸出電壓的大小及范圍相同。穩(wěn)壓器的最大允許電流，穩(wěn)壓器的輸入電壓Vi的范圍為Vomax+(ViVo)min≤Vi≤Vomin+(ViVo)max 式中，為最大輸出電壓；為最小輸出電壓；(ViVo)min為穩(wěn)壓器的最小輸入輸出壓差；(ViVo)max為穩(wěn)壓器的最大輸入輸出壓差。根據(jù)電路中所需要的電源，選擇7807817817817907912分別輸出+5V、+15V、+18V、+12V、－5V和12V，其輸出電壓和輸出電流均滿足指標(biāo)要求。（2）輸入輸出電容輸入輸出電容的取值如上圖所示(主要根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)而得到)，一般為瓷片電容。（3）變壓器二次側(cè)電壓有效值和輸入電壓這兩個(gè)值的取定決定了相關(guān)元器件及參數(shù)的選擇。一般情況下，輸入電壓應(yīng)比輸出電壓高3V左右(太小影響穩(wěn)壓；太大穩(wěn)壓器功耗大，易受熱損壞)。假設(shè)+5V的輸入為V11，輸出為Vo1；+18V的輸入為V12，輸出為Vo2；+12V的輸入為V14,輸出為Vo4；5V的輸入為V13,輸出為Vo3，12V的輸入為V14， 輸出為Vo4，而它們所對(duì)應(yīng)的變壓器二次側(cè)電壓有效值分別為V2V2V2V24，V25則有，V11=8V，V12=21V，V13=15V，考慮電網(wǎng)電壓10%的波動(dòng)，最終可取V11=9V，V12=，V13=。由式V1≈(～)V2可取變壓器二次側(cè)電壓有效值V21=V11/=，V22=V12/=21V，V24=V13/=15V鑒于變壓器規(guī)格的限制，實(shí)際應(yīng)選V21=10V，V22=20V，V24=15V。（4）濾波電容由式Ro CL≥(3～5)T/2可暫定Ro CL =5/2T,則CL=5T/2Ro,式中，Ro為CL右邊的等效電阻，應(yīng)取最小值，T為市電交流電源的周期，T=20ms，取 =1A，因此幾個(gè)電源的Ro分別為，Ro1min=V11/Iomax=10V/1A=11Ω，所以取C1=5T/2Ro1min=5201000/(211)≈4545μF,同理有，Ro2min=20V/1A=22Ω，C4=5201000/(222)≈2273μF，Ro4min=18V/1A=18Ω，C10=5201000/(218)≈2778μF可見(jiàn)，濾波電容容量較大，應(yīng)選電解電容。受規(guī)格的限制，實(shí)際容量應(yīng)選為C1=4700μF/25V，C4=4700μF/30V，C7=4700μF/25V，C10=4700μF/30V。（5）整流二極管整流二極管的參數(shù)應(yīng)滿足最大整流電流IFIo max (暫定)；最大反向電壓VRV2，其中V2為變壓器二次側(cè)電壓有效值。以上四個(gè)橋式的所有整流二極管可選IN4001小功率二極管。（6）變壓器由V2V2V2V24值選變壓器繞組輸出電壓為10V、20V、15V、18V?？紤]電網(wǎng)電壓10%的波動(dòng)，穩(wěn)壓電路的最大輸入分別為Pi1max===101W=，同理有，Pi2max==, Pi3max=,Pi4max==,考慮變壓器和整流電路的效率并保留一定的余量，則選變壓器繞組的輸出功率分別為2個(gè)和20W 2個(gè)25W。7 硬件調(diào)試調(diào)試是指調(diào)整與測(cè)試。測(cè)試是在電路組裝完成后，對(duì)電路的參數(shù)（電壓或電流）和工作狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量；調(diào)整則是在測(cè)試的基礎(chǔ)上對(duì)電路的某些參數(shù)進(jìn)行修改，使其符合設(shè)計(jì)性能指標(biāo)的要求。在進(jìn)行調(diào)試之前，應(yīng)明確調(diào)試目標(biāo)，知道調(diào)試步驟、調(diào)測(cè)方法和所用儀器等。做到心中有數(shù)，只有這樣，才能保證調(diào)試工作圓滿完成。
先將中頻感應(yīng)加熱電源整個(gè)系統(tǒng)按功能分成三個(gè)功能模塊，對(duì)控制電路、單相橋式IGBT逆變電路以及反饋回路模塊進(jìn)行安裝和調(diào)試，在此基礎(chǔ)上擴(kuò)大安裝和調(diào)試的范圍，最后完成整機(jī)的安裝和調(diào)試。(1)在不加電源前檢查
系統(tǒng)組裝完畢后，不要急于通電，首先要根據(jù)電路原理圖認(rèn)真檢查電路連接是否正確，主要檢查是否有錯(cuò)線、多線和短路的情況。接著檢查各個(gè)元件引腳的連接是否與原理圖相符，這一點(diǎn)非常重要，如果芯片引腳（特別是HCPL316J和SG3525A）連接錯(cuò)誤，芯片就不能正常工作，有時(shí)甚至燒毀芯片。查線時(shí)用數(shù)字萬(wàn)用表的蜂鳴器來(lái)測(cè)量，要盡可能直接測(cè)量元件引腳，這樣可以發(fā)現(xiàn)接觸不良的地方。 其次仔細(xì)檢查有無(wú)虛焊，有無(wú)短路或斷路，確保無(wú)誤后，再對(duì)各個(gè)模塊電路分別進(jìn)行調(diào)試。(2)給電路中通入直流穩(wěn)壓電源然后觀察
在電路連接正確的情況下接通電源。注意，在接通電源后不要急于測(cè)量，首先要觀察整個(gè)電路有無(wú)異?，F(xiàn)象發(fā)生（包括有無(wú)冒煙，是否有異常氣味，是否有異聲，芯片是否發(fā)燙，電源是否有短路或開(kāi)路等現(xiàn)象）。如果出現(xiàn)異常，應(yīng)該立即關(guān)掉電源，待故障排除后方可重新通電。
(3)功能模塊調(diào)試
根據(jù)各個(gè)模塊的功能，對(duì)其進(jìn)行調(diào)試。對(duì)IGBT要先進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，在沒(méi)有外加信號(hào)的條件下測(cè)試IGBT工作點(diǎn)發(fā)射極e、門(mén)極g、集電極c各點(diǎn)的電位。這樣可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)器件是否已經(jīng)損壞和處于臨界狀態(tài)。按信號(hào)流向順序調(diào)試控制電路、逆變回路、反饋回路，這樣可以把調(diào)試好的單元電路的輸出信號(hào)作為下一級(jí)的輸入信號(hào)。調(diào)試控制電路時(shí)，需要強(qiáng)調(diào)的是在安裝電位器PR2之前，要先將其調(diào)整到設(shè)計(jì)值，否則電路可能不起振。微調(diào)電位器使三角波輸出的幅度是否滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。對(duì)于驅(qū)動(dòng)電路，要驗(yàn)證其故障信號(hào)復(fù)位功能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可以人為給定一模擬故障信號(hào)去測(cè)試。反饋回路的調(diào)試主要看電流互感器上電流表的讀數(shù)變化對(duì)應(yīng)額定變流比放大后是否符合設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。將靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試的結(jié)果與設(shè)計(jì)的指標(biāo)相比較，通過(guò)深入地分析提出了合理的修正。
（4）系統(tǒng)連調(diào)
在各個(gè)功能模塊調(diào)試完畢后，便可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行連調(diào)，邊調(diào)試邊修正，直至滿足負(fù)載輸出20KW的加熱功率。8 結(jié)論畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的主要工作是感應(yīng)加熱電源的硬件制作。通過(guò)搜集目前感應(yīng)加熱電源的相關(guān)資料，了解國(guó)內(nèi)外感應(yīng)加熱電源的相關(guān)制作方法，并通過(guò)設(shè)計(jì)方案的比較，針對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)提出了可行方案。在設(shè)計(jì)方案中，結(jié)合SG3525A功能特點(diǎn)及其控制特性，以SG3525A作為PWM控制的核心，HCPL316J作為IGBT的驅(qū)動(dòng)，用串聯(lián)諧振來(lái)設(shè)計(jì)感應(yīng)加熱電源。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)地闡述了SG3525A的控制原理，HCPL316J柵極驅(qū)動(dòng)電路，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件電路，并制作了電路原理樣機(jī)并進(jìn)行調(diào)試。結(jié)果表明，制作的感應(yīng)加熱電源雖然沒(méi)有做反饋部分，受系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，給調(diào)試帶來(lái)了很大的阻礙，所設(shè)計(jì)的電路能完成基本的測(cè)試功能。 雖然做了以上幾方面工作，但由于時(shí)間和實(shí)驗(yàn)條件的限制等原因，所做工作還有很多需要完善的地方: 電路在設(shè)計(jì)中未采取保護(hù)措施，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)余量留得較大。 實(shí)驗(yàn)線路的調(diào)功方式采用限壓(限流)單閉環(huán)控制方式，不能克服電網(wǎng)波動(dòng)和負(fù)載擾動(dòng)的影響。為使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、超調(diào)量小、穩(wěn)定性好、應(yīng)采用功率電流流雙閉環(huán)PI控制方式。因此系統(tǒng)控制部分還有許多問(wèn)題并未具體實(shí)現(xiàn)。 致 謝在本文即將結(jié)束之際，我要由衷地感謝在我畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，乃至本科四年學(xué)習(xí)生活中幫助過(guò)我的師長(zhǎng)與同學(xué)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的過(guò)程中得到了許多老師和單位領(lǐng)導(dǎo)的幫助，學(xué)院的老師們嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的教學(xué)使我受益非淺。本論文的選題、研究?jī)?nèi)容、研究方法及論文的形成是在導(dǎo)師何少佳老師支持、鼓勵(lì)和悉心指導(dǎo)下完成的，他是我獲得深思熟慮的意見(jiàn)和概念清晰的見(jiàn)解的來(lái)源，他不惜花費(fèi)自己時(shí)間對(duì)本論文提出許多意見(jiàn)和建議，既激發(fā)了我的靈感，又給了我持久不斷的鼓勵(lì)。在論文完成的過(guò)程中傾注了導(dǎo)師大量的心血，在論文完成之際，特向我尊敬的何少佳導(dǎo)師表示衷心的感謝。本次論文與設(shè)計(jì)的完成對(duì)我是一個(gè)巨大的激勵(lì)，使我在學(xué)術(shù)研究方面充滿信心，更為我在今后的學(xué)習(xí)與工作中提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。在學(xué)習(xí)、工作和論文寫(xiě)作中，得到了同學(xué)們的熱忱幫助，在此向他們由衷的感謝。感謝院領(lǐng)導(dǎo)及各位老師在學(xué)習(xí)期間給予我的幫助。最后，對(duì)我的父母以及所有親人給予我的理解、幫助和支持表示深情的感謝。并以此文獻(xiàn)給所有關(guān)心與幫助過(guò)我的親人們、老師們和朋友們！參考文獻(xiàn)[1] 王水平. 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源—原理、設(shè)計(jì)與實(shí)用電路[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1999.[2] 王