【正文】 在本次設(shè)計(jì)中震蕩電容為 2200pF，蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校 33 震蕩電阻 R34 和 R35 分別為 10K、 1K，則內(nèi)部鋸齒波震蕩頻率為 . IR2110 外圍電路 圖 414 IR2110 外圍電路圖 驅(qū)動(dòng)芯片 IR2110 外圍電路如上圖所示：其中引腳 1和引腳 7 交替輸出高低電平，通過電阻后驅(qū)動(dòng)四個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管交替導(dǎo)通， IR2110 驅(qū)動(dòng)半橋的電路如圖所示，其中。12 腳接地端。9 腳為補(bǔ)償端，此電路中輸入正弦波， 10腳為封鎖端，引腳電位大于 時(shí)，芯片停止工作，和相應(yīng)的保護(hù)電路相連。反之，則放電時(shí)間短 。 f=).( 1 DTT RRC ? （ 46） 7端的電阻為震蕩電容的放電端。 4 腳為振蕩器輸出，亦不使用。 2 腳接地。 SG3525A 外圍電路 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校 32 圖 413 SG3525A 外圍電路圖 PWM 波產(chǎn)生芯片 SG3525A 的外 圍電路如上圖所示： 引腳 2 分別為內(nèi)部放大器的反向輸入端和同向輸入端。 7 腳為接地端， 6 腳外接震蕩電阻和電容用于控制輸出脈沖頻率。 11 腳末級(jí)三極管集電極，此處亦接外接電源。 14 腳輸出基準(zhǔn)電壓，因?yàn)橥仆祀娐窞殡p端輸出，故將輸出控制端 13 腳與 14 腳連在一起。所以 15 腳電壓應(yīng)高于 5V。 為了減少電路的不必要損耗，而且本設(shè)計(jì)中對(duì) 運(yùn)算放大器的要求不高，因而本次設(shè)計(jì)中的運(yùn)算放大器均采用低功耗型 TL022C. TL494 外圍電路 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校 31 圖 412 TL494 外圍電路圖 50HZ 脈沖產(chǎn)生芯片 TL494 外圍電路如上圖所示 : 15 腳為芯片 TL494 的反相輸入端， 16 為同相輸入端，電路正常情況下 15 腳電壓應(yīng)略高于 16 腳電壓才能保證誤差比較器 II 的輸出為低電平，才能使芯片內(nèi)兩個(gè)三極管正常工作。18V, 消耗電流為 50～ 250mA。常用的運(yùn)算放大器有 TL022C、 TL060C 等 ,其工作電壓為 177。 在本次設(shè)計(jì)中需要用到電壓比較器對(duì)相應(yīng)信號(hào)進(jìn)行處理。從而輸入 SG3525A，通過與其內(nèi)部的鋸齒波比較產(chǎn)生需要的脈沖調(diào)寬波（ PWM） . 使用單電源時(shí)三角波和正弦波的電壓平均值等于 Vcc/2 ,正弦波幅度為Vcc/5，而方波幅度是 Vcc/3 。因此設(shè)置電阻 R23 的值為 10K 電容為 50HZ。由于第 9 腳為集電極開路輸出 ,必須外接集電極負(fù)載電阻 R。阻值范圍是 1KΩ 1MΩ 調(diào)節(jié) R1 及 R2 能調(diào)節(jié)震蕩頻率及矩蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校 30 形波的占空比。 各芯片外圍電路 ICL8038 外圍電路 圖 411 ICL8038 外圍電路 由 ICL8038 構(gòu)成的精密函數(shù)發(fā)生器電路如圖所示。 (6) 開通、關(guān)斷延遲小，分別為 120ns 和 94ns。 (4) 邏輯電源的輸入范圍（腳 9） 5— 15V，可方便的與 TTL， CMOS 電平相匹配，而且邏輯電源地和功率電源地之間允許有 5V的便移量。 (2) 懸浮電源采用自舉電路，其高端工作電壓可達(dá) 500V。 （引腳 14） :空端 。 （引腳 12） :邏輯低端輸入 。 （引腳 10） : 邏輯高端輸入 。 （引腳 8） : 空端 。 (引腳 6):高端浮置電源電壓 。 （引腳 4） : 空端。 （引腳 2） :公共端。 5V 的偏移量；工作頻率高，可達(dá) 500kHz；開通、關(guān)斷延遲小，分別為 120ns 和 94ns；圖騰柱輸出峰值電流為 2A。具有獨(dú)立的低端和高端輸入通道；懸浮電源采用自舉電路，其高端工作電壓可達(dá) 500V，dv/dt=177。美國(guó) IR 公司生產(chǎn)的 IR2110 驅(qū)動(dòng)器 ,它兼有光耦隔離（體積小）和電磁隔離（速度快）的優(yōu)點(diǎn)，是中小功率變換裝置中驅(qū)動(dòng)器件的首選品種。隨著驅(qū)動(dòng)技術(shù)的不斷成熟，已有多種集成厚膜驅(qū)動(dòng)器推出。脈沖變壓器體積大，笨重，加工復(fù)雜。而且最大占空比被限制在 50％。電磁隔離用脈沖變壓器作為隔離元件，具有響應(yīng)速度快（脈沖的前沿和后沿），原副邊的絕緣強(qiáng)度高， dv/dt 共模干擾抑制能力強(qiáng)。 光電隔離具有體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但存在共模抑制能力差，傳輸速度慢的缺點(diǎn)。采用隔離驅(qū)動(dòng)方式時(shí)需要將多路驅(qū)動(dòng)電路、控制電路、主電路互相隔離，以免引起災(zāi)難性的后果。12V 或者 +12V～ +25V。 (7) 工作電源 : 177。 (5) 低溫度漂移 : 50ppm/℃。 (3) 占空比范圍 : 2%～ 98%。 ICL8038 的 工作 特點(diǎn) : (1) 可同時(shí)輸出任意的三角波、矩形波和正弦波等。 (引腳 12)：正弦波失真調(diào)節(jié) 。 (引腳 10)：外接電容 震蕩 C。 (引腳 8)：調(diào)頻控制輸入端 。18V 。 (引腳 6)：正電源 177。 (引腳 4)：恒流源調(diào)節(jié)（ 4 腳和 5 腳外接電阻，以實(shí)現(xiàn) 方波 占空比的調(diào)節(jié)） 。 (引腳 2)：正弦波輸出端 。 ICL8038 簡(jiǎn)介及其應(yīng)用 ICL8038 精密函數(shù)發(fā)生器是采用肖特基勢(shì)壘二極管等 先進(jìn)工藝制成的單片集成電路芯片，電源電壓范圍寬、穩(wěn)定度高、精度高、易于用等優(yōu)點(diǎn)，外部只需接入很少的元件即可工作，可同時(shí)產(chǎn)生方波、三角波和正弦波，其函數(shù)波形的頻率受內(nèi)部或外電壓控制，可被應(yīng)用于壓控振蕩和 FSK 調(diào)制器。如果輸入電壓過低，在 SG3525A 的輸出被關(guān)斷同時(shí)，蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校 26 軟啟動(dòng)電容將開始放電。注意， Shutdown 引腳不能懸空，應(yīng)通過接地電阻可靠接地，以防止外部干擾信號(hào)耦合而影響 SG3525A 的正常工作。當(dāng) Shutdown（引腳 10）上的信號(hào)為高電平時(shí)， PWM 瑣存器將立即動(dòng)作，禁止 SG3525A 的輸出，同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放電。反之亦然。由于實(shí)際中，基準(zhǔn)電壓通常是接在誤差放大器的同相輸入端上，而輸出電壓 的采樣電壓則加在誤差放大器的反相輸入端上。此時(shí)， PWM 瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過兩個(gè)或非門加到輸出晶體管上，使之無法導(dǎo)通。 SG3525A 的軟啟動(dòng)接入端（引腳 8）上通常接一個(gè) 5pF的軟啟動(dòng)電容。 入一個(gè)電阻就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)死區(qū)時(shí)間的調(diào)節(jié)功能 。在 CT 引腳和 Discharge 引腳之間加入一個(gè)電阻就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)死區(qū)時(shí)間的調(diào)節(jié)功能。 SG3525A 的工作原理 SG3525A 內(nèi)置了 精密基準(zhǔn)電源，微調(diào)至 %，在誤差放大器共模輸入電壓范圍內(nèi)，無須外接分壓電組。 (8) 具有 PWM 瑣存功能，禁止多脈沖。 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校 25 (6) 內(nèi)置軟啟動(dòng)電路。 (3) 振蕩器工作頻率范圍寬： 100Hz400KHz. (4) 具有振蕩器外部同步功能。 SG3525A 工作特點(diǎn) : (1) 工作電壓范圍寬： 8— 35V。 (引腳 16)：基準(zhǔn)電源輸出端。引 腳 14 和引腳 11 是兩路互補(bǔ)輸出端。 (引腳 13)：輸出級(jí)偏置電壓接入端。引腳 11 和引腳 14 是兩路互補(bǔ)輸出端。該端可與保護(hù)電路相連，以實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)。 (引腳 10)：外部關(guān)斷信號(hào)輸入端。 (引腳 9)： PWM 比較器補(bǔ)償信號(hào)輸入端。片內(nèi)鋸齒波振蕩器的振蕩頻率為： f=).( 1 DTT RRC ? （ 44） (引腳 8)：軟啟動(dòng)電容接入端。 (引腳 7)：振蕩器放電端。 (引腳 5)：振蕩器定時(shí)電容接入端。該端接外部同步脈沖信號(hào)可實(shí)現(xiàn)與外電路同步。根據(jù)需要，在該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳 9）之間接入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型的調(diào)節(jié)器。 (引腳 2)：誤差放大器同向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)中，該引腳接反饋信號(hào)。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無論開關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比較理想的新型控制器。 SG3525A 是電 流控制型 PWM 控制器，所謂電流控制型脈寬調(diào)制器是按照接反饋電流來調(diào)節(jié)脈寬的。它是美國(guó)硅通用公司的第 2 代產(chǎn)品，它是一種性能優(yōu)良功能齊全，通用性強(qiáng)的單片集成 PWM 控制器。開關(guān)管的控制方式采用脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 方式。 +引腳 (引腳 16)：誤差放大器Ⅱ同向輸入端。 (引腳 14)： 5V 基準(zhǔn)電壓輸出端，最大輸出電流 10mA。 (引腳 12)：電源供電端。 (引腳 6)：外接震蕩電阻 ,則輸出脈沖的振蕩頻率為： f=TTCR (43) (引腳 7)：接地端。該端與外圍電路相配合可以控制輸出脈沖，從而實(shí)現(xiàn)電路的保護(hù)功能。 (引腳 3)： 相 位校正和增益控制端。 +(引腳 1)：誤差放大器同向輸入端。 在本次設(shè)計(jì)中用電流互感器對(duì)輸出電流進(jìn)行采樣，采樣電流經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電平信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電路的過流保護(hù)。 微型電流互感器一次繞組電流 I1 與二次繞組 I2 的電流比，叫實(shí)際電流比 K。 電流互感器原理線路圖微型電流互感器與 變壓器 類似也是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作 ,變壓器變換的是電壓而微型電流互感器變換的是電流罷了。微型電流互感器二次電流為毫安級(jí)，主要起大互感器與采樣之間的橋梁作用。為便于 二次儀表 測(cè)量需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流，另外線路上的電壓都比較高如直接測(cè)量是非常危險(xiǎn)的。 在本次設(shè)計(jì)中，變壓器輸出直流電壓： ODU = IDU YN / FN ≥ 2 OAU =311V. （ 41） 因電路有一定的損耗，考慮一定的裕量，故設(shè)定直流輸出電壓 320V， YN 為變壓器原邊繞組匝數(shù)， FN 為升壓變壓器副邊繞組匝數(shù)， IDU 為原邊直流電壓，OAU 為交流電壓輸出有效值 220V。 雙激式開關(guān)電源變壓器鐵芯的磁滯損耗比較大，而單激式開關(guān)電源變壓器鐵芯的磁滯損耗卻比較小。另外，為了防止磁飽和，在單激式開關(guān)電源變壓器的鐵芯中一般都要留氣隙；而雙激式開關(guān)電源變壓器的鐵芯磁通密度變化范圍相對(duì)來說比較大 ，一般不容易出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象，因此，一般都不用留氣隙。 開關(guān)電源變壓器分單激式開關(guān)電源變壓器和雙激式開關(guān)電源變壓器，兩種開輸入 輸出 A B Y=AB L L L L H L H L L H H H 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校 20 關(guān)電源變壓器的工作原理和結(jié)構(gòu)并不是完全一樣的。 開關(guān)電源變壓器和開關(guān)管一起構(gòu)成一個(gè)自激 (或他激 )式的間歇震蕩器 ,從而把輸入直流電壓調(diào)制成一個(gè)高頻脈沖電壓 . 它 起到能量傳遞和轉(zhuǎn)換作用 .在反激式電路中 , 當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí) ,變壓器把電能轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)能儲(chǔ)存起來 ,當(dāng)開關(guān)管截止時(shí)則釋放出來 . 在正激式電路中 ,當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí) ,輸入電壓直接向負(fù)載供給并把能量?jī)?chǔ)存在儲(chǔ)能電感中 .當(dāng)開關(guān)管截止時(shí) ,再由儲(chǔ)能電感進(jìn)行續(xù)流向負(fù)載傳遞 [9]。 正向特性 反向特性 i/mA u/V △ Iz Uz △ Uz 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校 19 123U7AND 圖 44 與門代表符號(hào) 表 41 74LS08 功能表 變壓器 圖 45 變壓器代表符號(hào) 開關(guān)電源變壓器是加入了開關(guān)管的電源變壓器，在電路中，除了普通變壓器的電壓變換功能，開關(guān)電源變壓器還兼具絕緣隔離與功率傳送功能。在本電路中，其電源可以由 TL494 芯片的基準(zhǔn)電壓輸出端提供。 正常工作時(shí)處于 “ 截止 ” 狀態(tài)，即 UwUz， Iz 為 1μA量級(jí)，當(dāng) Uw“ 企圖 ” 超過 Uz時(shí)，齊納管就會(huì)導(dǎo)通， Iz 急劇增長(zhǎng)，并反過來阻止Uw的繼續(xù)升高，從而起到限幅或 保護(hù)作用 。穩(wěn)壓二極管構(gòu)成的穩(wěn)壓電路，雖然穩(wěn)定度不很高，輸出電流也較小，但卻具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用非常廣泛。 穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài)時(shí)，其兩端的電壓是基本不變的。這種管子的雜質(zhì)濃度比較大，空間電荷區(qū)內(nèi)的電荷密度也大，因而該區(qū)域很窄，容易形成強(qiáng)電場(chǎng)。當(dāng) Vgs 0 時(shí)才有可能有電流即漏極電流產(chǎn)生，即當(dāng) 0Vgs? 時(shí) MOS 管才導(dǎo)通。本設(shè)計(jì)采用的是 N 溝道增強(qiáng)型 MOSFET。這種器件不僅兼有開關(guān)速度快、無存儲(chǔ)時(shí)間、體積小、重量輕、耗電省、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，而且還有輸入阻抗高、噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)和制造工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此大大的擴(kuò)展了它的應(yīng)用范圍，特別是在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。它是利用電場(chǎng)效應(yīng)來控制其電流大小的半導(dǎo)體器件。本次設(shè)計(jì)就采用硬件調(diào)制法，通過使用脈沖調(diào)制芯片來產(chǎn)生所需要的正弦脈沖調(diào)寬波。其實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，可以用模擬電路構(gòu)成三角波載波和正弦調(diào)制波發(fā)生電路，用比 較器來確定它們的交點(diǎn)，在交點(diǎn)時(shí)刻對(duì)開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，就可以生成 SPWM 波 [8]。