【正文】 在此，我要說(shuō)一聲： 李 老師，您辛苦了！謝謝您， 李 老師！ 李 老師自始至終給予了我很大的幫助，提供了很多參考資料、設(shè)計(jì)思想和許多非常實(shí)用的意見(jiàn)；在我灰心時(shí)鼓勵(lì)我?jiàn)^勇向前，松懈時(shí)啟發(fā)我積極進(jìn)取。 4．在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，從硬件和軟件兩個(gè)方面采取了多種抗干擾措施。 1．本文所研制的直流穩(wěn)壓電源采用 IGBT 式全橋逆變結(jié)構(gòu)，額定電壓 24V， 27 額定電流 800A。可見(jiàn)，使用看門(mén)狗可以使單片機(jī)擺脫因干擾而引起的癱 瘓狀態(tài)，使系統(tǒng)能夠從瞬時(shí)故障中自動(dòng)恢復(fù)，大大提高系統(tǒng)的抗干擾能力。 26 過(guò) 流 中 斷關(guān) 閉 TL494的 脈 沖輸 出關(guān) 閉 MAX530的 輸 出閃 爍 顯 示過(guò) 流 指 示 燈 亮等 待 手 動(dòng) 復(fù) 位 圖 15 故障處理流程圖 軟件 抗干擾措施 盡管我們采取了硬件抗干擾措施，但是由于干擾信號(hào)產(chǎn)生的原因很復(fù)雜，且具有很大的隨機(jī)性，仍有一些干擾會(huì)侵入系統(tǒng)。如果想獲得恒壓或恒流特性，控制思路與控制脈沖特性的 類(lèi)似，只是被控量和反饋量不同而已。本焊機(jī)系統(tǒng)對(duì)電流調(diào)節(jié)所需的分辨率要求不是很高，因此 選用 8 位DAC0832 即可滿(mǎn)足要求。而且面板上的電流表顯示也需單片機(jī)輸出的模擬信號(hào)加以控制。 80C 196KC 片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器，為此系統(tǒng)擴(kuò)展了芯片 2764，它能夠在斷電時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)不丟失，又能實(shí)時(shí)地更 新內(nèi)容。單片機(jī)地址資源進(jìn)進(jìn)行分配后，運(yùn)行 CPU則根據(jù)分配的地址查找單片機(jī)外圍 I/O 設(shè)備，以進(jìn)行輸入 /輸出操作，即 CPU 對(duì) I/O 空間的尋址。本系統(tǒng)由 CPU、鎖存器、譯碼器、EEPROM 組成，采用 8M晶振，為與外圍的常用接口芯片配合，采用 8位總線(xiàn)方式，為減小功耗并考慮接線(xiàn)的方便，外圍接口芯片均采用高速 CMOS 芯片。 6 單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制電路由以下幾部分組成： 80C196KC 最小系統(tǒng)、 D/A 轉(zhuǎn)換電路、數(shù)碼顯示及鍵盤(pán)輸入電路、 I/O 接口電路。 3)輸出調(diào)整及保護(hù) 為了輸入到單片機(jī) A/D 轉(zhuǎn)換器的電壓 在 5V 以下，故增設(shè)一只穩(wěn)壓管起保護(hù)作用，防止由于運(yùn)算放大器損壞時(shí)，輸出正負(fù)高電壓而導(dǎo)致 A/D 轉(zhuǎn)換器，甚至單片機(jī)系統(tǒng)損壞，穩(wěn)壓管 VDW1 的穩(wěn)壓值選定為 5V。匝數(shù)比為 1:10000，內(nèi)阻1R =50? ， LEM 塊內(nèi)功率輸出管飽和壓降 )(satceU =，電源電壓為 15V。式中的 0f 為開(kāi)關(guān)電源逆變器的逆變頻率。 ⑤ 降低逆變橋中開(kāi)關(guān)元件與高頻整流管的開(kāi)關(guān)應(yīng)力 ,共模紋波是由于開(kāi)關(guān)元件通斷時(shí)電路中寄生電感 L的存在引起的 Ldi/dt造成的 ,所以在開(kāi)關(guān)元件上并聯(lián)限制開(kāi)關(guān)應(yīng)力的過(guò)壓吸收網(wǎng)絡(luò)可以減小輸出紋波。 紋波抑制措施 (1)低頻紋波的抑制 低頻紋波抑制有如下幾種常用的方法： ① 采用有源濾波器來(lái)降低低頻紋波含量 ,該方法利用晶體管發(fā)射極電流是基極電流的 1+β 倍之原理 ,可使在基極所接的很小容量的電容在發(fā)射極等效為一很大容量的電容。 3．肖特基二極管 肖特基二極管作為輸出整流二極管必須提供的最小峰值正向電流 FMI 為： AII out 6 6 8 0 2 ????? () 最大正向電流的額定值： AII outfm 32 0 ???? ? () 開(kāi)關(guān)電源紋波產(chǎn)生的原因 開(kāi)關(guān)電源的工作機(jī)理在于把電網(wǎng)電壓全波整流變?yōu)橹绷麟?,經(jīng)高頻開(kāi)關(guān)逆變成交流電 ,由開(kāi)關(guān)變壓器降壓 ,經(jīng)高頻二極管整流濾波后以直流電輸出。 18 電抗器的頻率 3Lf 為 kHzffL 4023 ?? ，為使電 抗器電流連續(xù)以維持濾波效果，必須保證 0VI ? ，即保證 min 2fLII?? ，即： 0m in32ff onUUItI??onf f tIUULmin03 2 ?? () 當(dāng) minfI =5A 時(shí)， m in2 0 0 .0 4 2 0 .2ffU I V? ? ? SfU Ut Lfon 630 10214 0 0 0 024 ?????? () HL 663 ?? ??????? () 只要保證 3L 的電抗值大于 即可滿(mǎn)足要求。 3)IGBT 的關(guān)斷時(shí)間 選用 cesU ＝ 1200V， cI ＝ 145A 的全橋模塊，可取型號(hào) SKM145GAR128D 的管子。 17 最好用兩組容量為 ，耐壓 1000V 的聚丙烯電容并聯(lián)使用，或用兩只，耐壓 1000V 的高頻電解電容器。 容的選擇 電源經(jīng)過(guò)整流、濾波后的平均電壓 sU 約為 526V，電網(wǎng)波動(dòng)系數(shù)取 177。 RY1 額定電壓： 1 6 6 220 701mA U V? ? ? ? ? () 取 750V。 4 參數(shù) 計(jì)算 1．整流器的選擇： 輸入整流采用三相橋式整流器，其整流電壓 sU 為： 2 U V?? () 整流二極管的額定電流 deI 為： deI =(～ 2) sI 1=～ 13A () 實(shí)取 10A，選取額定電流為 10A，耐壓 1200V 的整流模塊。 表 2 GTR 、 MOSFET 和 IGBT 器件名稱(chēng) 達(dá)林頓 GTR 功率 MOSFET IGBT 開(kāi)關(guān)速度 10 1~2 安全工作區(qū) 小 大 大 額定電流密 （ A/ 2cm) 20~30 5~10 50~100 驅(qū)動(dòng)功率 大 小 小 驅(qū)動(dòng)方式 電流 電壓 電壓 高壓化 易 難 易 大電流化 易 難 易 高速化 難 極易 易 飽和壓降 極低 高 低 并聯(lián)使用 較易 易 易 對(duì)于次級(jí)整流元件， 肖特基勢(shì)壘二極管其正向壓降很小，反向恢復(fù)時(shí)間也極短，應(yīng)是首選元件，這樣可以降低功耗提高電源效率。 基于以上考慮，全 控型器件是應(yīng)優(yōu)先考慮選用的器件。 綜合以上因數(shù)，結(jié)合參考國(guó)內(nèi)外的研究水平和使用情況，本研究中的電源逆變工作頻率選為 20kHz。 按照正弦波分析，變壓器有以下的基本公式： fB NS?? () VNS? () 式中， S 為鐵心截面積； B 為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值。 單片機(jī)穩(wěn)壓電源 電路如圖 5所示： 圖 5 單片機(jī)穩(wěn)壓電源電路 負(fù)載電阻為： 4445 fzUR I? ? ? ? () 6C ＋ 7C ＝ ＝ 2021μ F () 實(shí)取 6C ＝ 7C ＝ 3300μF ，耐壓 25V。 12 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 5 J u n 2 00 7 S he e t o f F i l e : C : \ D oc um e n t s a nd S e t t i ng s \ x ux i a n g1 12 8\ 桌面 \弧焊機(jī)圖 2 .D D BD r a w n B y :D6D8T2D7D9～ 3 8 0 V7 8 1 50V+ 1 5 VC2 C47 9 1 5 1 5 VC3 C4 圖 4 運(yùn)算放大器穩(wěn)壓電源 電源采用 781 7915 穩(wěn)壓塊穩(wěn)壓，最大輸出電流可達(dá) 。 2．運(yùn)算放大器用穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) 該電源主要給運(yùn)算放大器，電流、電壓轉(zhuǎn)換器以及過(guò)電流繼電器供電。 ?? 1max1 RIU wR () 取 1RU ＝ 84V。當(dāng)負(fù)載開(kāi)路時(shí)，流過(guò) VD5 的電流 wI 增加到 wmI 。 直流電源設(shè)計(jì) 1． IGBT 驅(qū)動(dòng)器用電源 每塊 IGBT 驅(qū)動(dòng)器模塊 (HL402)均需要一個(gè)單獨(dú)電源的直流穩(wěn)壓電源供電。由于它具有這一優(yōu)點(diǎn)，使得肖特基勢(shì)壘整流二極管特別適用于 5V左右的低電壓輸出電路中。但是，對(duì)二極管的反向截止電壓參數(shù)的要求就高了，它的最小值應(yīng)是： 輸出電路 本設(shè)計(jì)的輸出電壓是直流低電壓，具有一定的輸出功率。 3． IGBT 的保護(hù) 將 IGBT 用于逆變器時(shí)，應(yīng)采取保護(hù)措施以防損壞器件。 (5)門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、實(shí)用，具有對(duì) IGBT 的自保護(hù)功能，并有較強(qiáng)的抗干擾能力。 (2)用低內(nèi)阻的驅(qū)動(dòng)源對(duì)門(mén)極電容充放電，以保證門(mén)極控制電壓 Ugs 有足夠陡降的前后沿，使 IGBT 的開(kāi)關(guān)損耗盡量小。功率開(kāi)關(guān)管 VT VT VT VT4組成橋的四臂，中頻變壓器 TI 連接在它們中間，相對(duì)橋臂上的一對(duì)功率開(kāi)關(guān)管VTI、 VT3 和 VT VT4由柵極驅(qū)動(dòng)電路以脈沖方式激勵(lì)而交替地通斷，將直流電壓變換成 20kHz 的中頻交變電壓，中頻變壓器同時(shí)將大約 540V 電壓降為 24V 左右的電壓，然后經(jīng)輸出整流器整流濾波，輸出直流電壓。 2)基本控制電路的功能 基本控制電路的任務(wù)是根據(jù)單片機(jī)輸出的電流給定值與實(shí)際電流反饋值的差值，通過(guò)調(diào)節(jié)輸出脈沖的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的輸出。所以本文的主要工作有： 在逆變電源的基礎(chǔ)上建立以 80C196KC 單片機(jī)為控制核心的微機(jī)控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)單片機(jī)控制系統(tǒng)硬件，在滿(mǎn)足控制系統(tǒng)要求的條件下，力求軟硬件的最佳組合。高壓、低壓 。在這種穩(wěn)壓電源中，調(diào)整元件串聯(lián)在輸入端和輸出端之間，輸出電壓就依 7 靠調(diào)整元件改變自身的等效電阻來(lái)維持恒定。此電路較復(fù)雜，但穩(wěn)定度高。 按穩(wěn)定方式分，有參數(shù)穩(wěn)壓電源和反饋調(diào)整穩(wěn)壓電源。取樣電阻和基準(zhǔn)源溫度的變化對(duì)輸出電壓的影響更大?；蛘哒f(shuō)，首先要 “ 抵制 ” 的是這兩個(gè)因素引起的輸出電壓變化 。穩(wěn)壓電源的輸出電壓不是絕對(duì)不變的，只是變化很小。與此同時(shí)，將穩(wěn)壓電源的大部分元器件都集成在一塊硅基片上的集成穩(wěn)壓電源也不斷發(fā)展。五十年代，隨著半導(dǎo)體工業(yè)的飛躍 6 發(fā)展，晶體管的誕生使晶體管串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源，成了穩(wěn)壓電源的核心，這種局面一直維持到 六十年代中期。 說(shuō)到穩(wěn)壓?jiǎn)栴}可以追溯到上一個(gè)世紀(jì)愛(ài)迪生發(fā)明電燈時(shí)，就曾考慮過(guò)穩(wěn)壓電源。 2 概述 許多電子設(shè)備都需要良好穩(wěn)定的直流供電電源，而外部提供的能源大多為交流電網(wǎng)電源，通常是通過(guò)火力發(fā)電、水利發(fā)電、核子發(fā)電及風(fēng)力發(fā)電獲得的。因此給電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造提出了新的要求，并且需要快速而有效的保護(hù)措施 。其中 IGBT 器件，其輸出管壓降低，一般在 3V 以下，器件本身的功耗小，具有晶閘管的優(yōu)點(diǎn)，適合于大電流工作，其控制端采用了場(chǎng)效應(yīng)管的技術(shù)，驅(qū)動(dòng)非常小，適應(yīng)于高速開(kāi)關(guān)，且沒(méi)有二次擊穿的問(wèn) 題，工作比較安全，因此屬于目前國(guó)際上有限發(fā)展的大功率開(kāi)關(guān)器件。 關(guān)鍵詞 ： 大功率 直流 穩(wěn)壓 IGBT 逆變器 微機(jī)控制系統(tǒng) 3 畢業(yè)論文外文摘要 Title : high efficiency current voltagestabilized source Abstract:This article first introduced designs the high efficiency cocurrent voltagestabilized sourc