【正文】 電路輸出功率不同時(shí)所對(duì)應(yīng)的柵極串聯(lián)電阻Rg和耗散電流IccIGBT600V200A300A400A—1200V100A150A200A300A柵極串聯(lián)電阻Rg12Ω5Ω耗散電流Icc5KHz2022232710KHz2427303715KHz27323747 PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路的接線圖根據(jù)上述對(duì)PWM控制電路的分析。【8】。EXB841是一種混合型IC，它能夠驅(qū)動(dòng)高達(dá)400A、600V的IGBT復(fù)合功率模塊和高達(dá)300A、1200V的IGBT復(fù)合功率模塊。（3）采用單電源供電方式（4）內(nèi)部設(shè)置有過(guò)流保護(hù)電路，并且具有過(guò)流保護(hù)功能。 EXB841的管腳引線功能簡(jiǎn)介管腳號(hào)管腳引線功能簡(jiǎn)介1外接偏置電源的濾波電容端2輸入電源電壓端（+20V）3驅(qū)動(dòng)器輸出端。 EXB841管腳引線圖（4）當(dāng)IGBT處于負(fù)載短路或過(guò)流狀態(tài)時(shí),能在IGBT允許時(shí)間內(nèi)通過(guò)逐漸降低柵壓自動(dòng)抑制故障電流,實(shí)現(xiàn)IGBT的軟關(guān)斷【9】。（3）具有柵壓限幅電路，保護(hù)柵極不被擊穿。（2）能向IGBT提供適當(dāng)?shù)恼蚝头聪驏艍骸；竟ぷ鲄?shù)如下：~7V，一般采用+5V，最大功耗500mv,工作溫度氛圍為：軍品55~+150 ℃，工業(yè)品為40~+85℃，最大輸出電流為20【8】。VCC：電源正極，一般為+5V。IXDP610的輸出還受鎖存器的stop位控制。IXDP610的輸出受控制，當(dāng)位低電平時(shí)，兩路互補(bǔ)輸出立即禁止。在7位模式下，如果PW輸超過(guò)128，則無(wú)效。當(dāng)SEL=0時(shí)，在 的下降沿把D0~D7中的數(shù)據(jù)寫入占空比計(jì)數(shù)器，占空比也受/8影響。Bit7Stop為1時(shí)，關(guān)斷PWM的輸出死區(qū)時(shí)間由控制鎖存器的Bit0~Bit2決定，其值為Bit0、BitBit2表示的二進(jìn)制數(shù)乘以2倍的時(shí)鐘周期【8】。000表示死區(qū)時(shí)間為0，111表示最長(zhǎng)的死區(qū)時(shí)間為7個(gè)時(shí)鐘周期。模擬PWM死區(qū)時(shí)間的設(shè)置比較復(fù)雜，而對(duì)數(shù)字PWM IXDP610來(lái)說(shuō)，只需要一條指令即可。死區(qū)時(shí)間（dead time）就是輸出OUT1和OUT2都為低電平時(shí)的時(shí)間。同樣，當(dāng)/8=1，DIV=0時(shí)，PWM信號(hào)周期為256倍的時(shí)鐘周期，當(dāng)/8=1，DIV=1時(shí)，PWM信號(hào)周期為512倍的時(shí)鐘周期。頻率除法器可以是二分頻也可以是直通，這取決于控制鎖存器中的DIV位的設(shè)置；脈寬計(jì)數(shù)器可以是8位計(jì)數(shù)器也可以是7位計(jì)數(shù)器（取決于控制寄存器的/8位設(shè)置）。（9）在控制鎖存器中設(shè)置了鎖定位，以防止因軟件故障而損壞器件。（7）逐周時(shí)能，以防止過(guò)流、過(guò)溫等。（4）數(shù)據(jù)總線有兩種工作模式：7位或8位。（2）兩路互補(bǔ)輸出，可直接控制橋式變換器。引腳18 ,整個(gè)芯片的片選通端，低電平有效，使用中接用戶片選信號(hào)端【8】。信號(hào)是唯一清除控制所存中LOCK位的方法。引腳15 SEL 數(shù)據(jù)流向選擇端，當(dāng)該端為低電平時(shí)，D0~D7上的數(shù)據(jù)流向內(nèi)部占空比鎖存器，當(dāng)該端為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)流向內(nèi)部控制鎖存器，使用中于用戶選擇設(shè)置端相連。引腳13 CLOCK整個(gè)芯片工作時(shí)鐘信號(hào)輸入端，該時(shí)鐘信號(hào)決定了輸出PWM脈沖波的基頻，對(duì)數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)傳輸沒(méi)有影響。 IXDP610引腳圖引腳10 OUT引腳11 OUT1：兩路互補(bǔ)PWM脈沖輸出端，輸出互補(bǔ)的兩路PWM信號(hào)，信號(hào)的基本周期由引腳13CLOCK端所接時(shí)鐘信號(hào)和控制鎖存器所決定。當(dāng)引腳18為低電平“0”時(shí)，在引腳17信號(hào)的下降沿，根據(jù)引腳SEL信號(hào)把總線上的數(shù)據(jù)寫入控制鎖存器或者占空比鎖存器。它輸出兩路互補(bǔ)（Complementary）不重疊（nonoverlapping）PWM控制信號(hào)，開關(guān)頻率可達(dá)300KHZ，占空比可在0~100％之間變化，輸出電流可以達(dá)到20MA，能直接驅(qū)動(dòng)光耦和小功率器件。數(shù)字化PWM極化電源的設(shè)計(jì) 第三章 PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路及CPU與存儲(chǔ)器擴(kuò)展設(shè)計(jì)第三章 PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路及CPU與存儲(chǔ)器擴(kuò)展設(shè)計(jì) PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)上一章對(duì)PWM控制方案的設(shè)計(jì)論述，本章先對(duì)數(shù)字控制器IXDP610和驅(qū)動(dòng)器EXB841的功能進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，然后再對(duì)其在本系統(tǒng)中的具體設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的敘述。由IXDP610產(chǎn)生所需PWM控制信號(hào)，從而接專用IGBT集成驅(qū)動(dòng)芯片EXB841來(lái)控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。（2）硬件PWM法控制，由于單片機(jī)的工作頻率一般都在4MHz左右，由單片機(jī)產(chǎn)生的PWM的工作頻率是很低的，因此用軟件PWM的方式調(diào)整輸出電流的頻率是比較低的，為了克服以上的缺陷，可以采用外部高速PWM的方法來(lái)控制輸出信號(hào)頻率【20】。利用軟件PWM不用外部的硬件PWM，只需要功率開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路、儲(chǔ)能電容等元器件，大大簡(jiǎn)化了外圍電路。軟件PWM法具有以下優(yōu)缺點(diǎn)。 利用單片機(jī)控制主要有兩種方式：（1）軟件PWM,就是利用單片機(jī)具有的PWM端口，在不改變PWM方波周期的前提下，通過(guò)軟件的方法調(diào)整單片機(jī)的PWM控制寄存器來(lái)調(diào)整PWM的占空比，從而控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作為PWM波形，通過(guò)改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當(dāng)控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化。數(shù)字PID算法調(diào)整控制參數(shù)較之硬件PID控制器操作簡(jiǎn)便，系統(tǒng)設(shè)置靈活。（a） 未加PID調(diào)節(jié)器的輸出電壓和電流的直流分量（b） 加入PID調(diào)節(jié)器后的輸出電壓和電流的直流分量、（a）和（b）的仿真結(jié)果，可以看出結(jié)合PID算法的PWM控制方案具有良好的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)定性，從而證明了該電源控制系統(tǒng)控制方案的可行性。 電流閉環(huán)PID算法的仿真模型其中PID調(diào)節(jié)器參數(shù)：。根據(jù)調(diào)節(jié)占空比的要求，可設(shè)定微控制器輸出的占空比位數(shù)為8位，則可設(shè)定電壓最大數(shù)字量，則按如下公式編程： 公式（）則經(jīng)單片機(jī)計(jì)算成占空比數(shù)字量為 公式（）然后單片機(jī)將調(diào)整后的8位二進(jìn)制數(shù)傳送到數(shù)字式PWM控制器IXDP610的占空比寄存器并執(zhí)行下一步操作。根據(jù)調(diào)節(jié)占空比的要求和設(shè)置的微控制器輸出的占空比位數(shù)為8位，可設(shè)定電流最大數(shù)字量，則按如下公式編程： 公式（）則經(jīng)單片機(jī)計(jì)算成占空比數(shù)字量為 公式（）然后單片機(jī)將調(diào)整后的8位二進(jìn)制數(shù)傳送到數(shù)字式PWM控制器IXDP610的占空比寄存器并執(zhí)行下一步操作。并且單片機(jī)處理數(shù)據(jù)的量有限，綜合考慮本系統(tǒng)采樣用增量式PID控制，下面分電流調(diào)節(jié)和電壓調(diào)節(jié)兩種情況分析。 流過(guò)續(xù)流二極管的電流 流過(guò)開關(guān)管的電流 交流側(cè)A相電壓和電流波形 交流輸入側(cè)的功率因數(shù) 控制方案中PID算法的實(shí)現(xiàn)及仿真模擬PID控制器的控制規(guī)律為 公式（） —比例系數(shù)；—積分常數(shù)；—微分常數(shù)；—控制常量。示波器scope5中顯示了輸入電壓與輸入電流波形，可見輸入電流波形的正弦度較高，位移角度接近0176。輸出電流在100A上下小幅震蕩，并逐漸趨于穩(wěn)定。（3）仿真結(jié)果。（2），算法采用ode23s。(3) RCL負(fù)載參數(shù)設(shè)置：R=3Ω，C=150μF，L=inf。同時(shí)，也采用Simulink/Power Systerm中的功率因數(shù)測(cè)量模塊測(cè)量交流輸入端的功率因數(shù)。設(shè)定脈沖發(fā)生器的脈沖周期和脈沖寬度可以調(diào)節(jié)脈沖占空比。 三相單開關(guān)Buck型PWM 整流電路的仿真為了進(jìn)一步了解三相單開關(guān)Buck型PWM整流電路的各種特性，本文用MATLAB對(duì)主電路進(jìn)行了仿真研究。濾波電容的計(jì)算，電容C在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的充電電荷為 公式（）輸出脈動(dòng)電壓為 公式（）濾波電容量為 公式（）在本設(shè)中，L=1，求得，,故設(shè)計(jì)中開關(guān)管VT選用的是三菱CM200HU24H，其最大電流為200A，最高耐壓為1200V。開關(guān)管VT和續(xù)流二極管VD承受的最大電壓為，即三相不可控橋式整流電路的輸出電壓峰值?？梢郧蟮枚O管的電壓和電流裕量分別為 公式（） 故本設(shè)計(jì)中選擇超快恢復(fù)二極管RHRG60120,其最大電流為60A，最大反向電壓為1200V。在三相橋式電路中，二極管導(dǎo)通的順序是：二極管VD1~VD6承受的最大反向電壓為 公式（）流過(guò)VD1~VD6的電流平均值為 公式（） 流過(guò)VD1~VD6的電流有效值為 公式（）選擇二極管VD1~VD6的電壓定額并留有裕量 公式（）選擇二極管VD1~VD6的通態(tài)平均電流定額并留有裕量 公式（）式中，為輸出負(fù)載電流；是輸入側(cè)相電壓。下面結(jié)合課程設(shè)計(jì)要求分別對(duì)兩部分的電路參數(shù)進(jìn)行整定。 單片機(jī)軟件程序流程圖 三相單開關(guān)Buck型PWM 整流電路及其仿真 三相單開關(guān)Buck型PWM 整流電路三相單開關(guān)Buck型PWM整流電路是由AC—DC變換電路和DC—DC變換電路兩部分組成。主要工作在定時(shí)中斷服務(wù)子程序中進(jìn)行，如數(shù)據(jù)采集、數(shù)碼管顯示、電壓給定、與上位機(jī)進(jìn)行通訊等。程序都固化在AT89C52的Flash中。子程序包括鍵盤子程序、定時(shí)中斷服務(wù)子程序。 單片機(jī)控制電路原理框圖 控制電路工作原理：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89C52根據(jù)計(jì)算機(jī)或鍵盤輸入的設(shè)置命令信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)輸出PWM占空比調(diào)制信號(hào)，控制PWM發(fā)生器輸出PWM信號(hào)，從而控制PWM穩(wěn)壓電路的功率開關(guān)的導(dǎo)通或截止，經(jīng)過(guò)PWM穩(wěn)壓電路功率電感的充放電來(lái)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換；同時(shí)，電流電壓的取樣信號(hào)反饋到單片機(jī)的A/D輸入端，經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)處理分析，給出調(diào)整后的PWM占空比信號(hào)，完成數(shù)字電源負(fù)反饋的閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)電源輸出的穩(wěn)定準(zhǔn)確。（6）PWM調(diào)制電路：采用數(shù)字式PWM控制器IXDP610和專用IGBT觸發(fā)器EXB841兩片芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。（4）鍵盤及顯示：采用并行接口擴(kuò)展器件Intel8255和LCD1602A液晶顯示器實(shí)現(xiàn)。（2）串行通訊：采用MAX485芯片實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的串行通訊，為了具有良好的抗噪聲干擾性、較長(zhǎng)的傳輸距離和多站能力，可加裝RS232/485轉(zhuǎn)換器。主要組成部分有（1）單片機(jī)：采用Atmel公司的AT89C52作為控制器。 三相單開關(guān)Buck型PWM主電路此主電路最大的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，由于僅有一個(gè)可控元件，要使三相電流均為正弦波且與電壓同相位是十分困難的，一般這種電路只工作在不連續(xù)電流模式下，這時(shí)每相電流峰值和各相電壓成正比，每相電流峰值為正弦，由于電流不連續(xù)，自然形成零電流開通；開關(guān)管在關(guān)斷時(shí)，要關(guān)斷三相電流，所以關(guān)斷損耗大，并且隨著輸出功率增大，輸入電流的峰值迅速增加，電流應(yīng)力問(wèn)題更加突出。相比三相多開關(guān)型而言，三相單開關(guān)型的控制結(jié)構(gòu)及其具體實(shí)現(xiàn)卻容易得多。，輸入功率級(jí)采用簡(jiǎn)單可靠的三相橋式不可控整流器，將電網(wǎng)交流電整流成直流，經(jīng)電容濾波器濾波獲得平滑的直流電壓。 整流電路的方案論證PWM整流器按其主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類有單開關(guān)和多開關(guān)型，根據(jù)輸入電源相數(shù)分為單相和三相PWM整流電路，按其電路結(jié)構(gòu)和特性分為電壓源型和電流源型。由于實(shí)際參數(shù)是一個(gè)變數(shù)，也無(wú)法從工藝中確切給定，工作人員只能通過(guò)限定升流時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)，來(lái)解決各種金屬材料達(dá)到相應(yīng)氧化厚度所需要的各種參數(shù)【22】。 極化電源主電路構(gòu)成框圖目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)極化電源仍采用手動(dòng)給電方式，傳統(tǒng)工藝中要求每間隔若干時(shí)間升高電流一次以達(dá)到或保持正常氧化電流。61數(shù)字化PWM極化電源的設(shè)計(jì) 第二章 極化電源主電路的設(shè)計(jì)及仿真第二章 極化電源主電路的設(shè)計(jì)及仿真 概述極化電源主電路的設(shè)計(jì)包括PWM整流主電路和控制電路的設(shè)計(jì)，三相交流輸入經(jīng)過(guò)橋式整流器整流和濾波環(huán)節(jié)1后的直流電壓，然后進(jìn)入高頻斬波調(diào)節(jié)部分，最后再通過(guò)濾波環(huán)節(jié)2濾波得到所需的直流電壓。課題論文共分五章。（14）整流電路的設(shè)計(jì)要有計(jì)算。（12）設(shè)計(jì)的硬件電路具有一定的抗干擾能力。（10）用MATLAB對(duì)主電路與變壓器仿真。（8）設(shè)計(jì)數(shù)字控制電路。（6）設(shè)計(jì)與上位機(jī)的通訊接口（RS485）。（4）12位A/D芯片及其接口電路。（2）采用PWM控制滿足穩(wěn)壓/穩(wěn)流控制方式。硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，要求模塊化設(shè)計(jì)，包括要完成protel原理圖、參數(shù)選擇計(jì)算、設(shè)計(jì)過(guò)程等。 課題的總體要求及規(guī)劃 本論文題目來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際的工程設(shè)計(jì)。 數(shù)字電源是可編程的, 比如通訊、檢測(cè)、遙測(cè)等所有功能都可用軟件編程實(shí)現(xiàn)。其核心是電源轉(zhuǎn)換的全數(shù)字控制,它能實(shí)現(xiàn)PWM穩(wěn)壓回路控制、軟件啟動(dòng)和隔離等功能。與傳統(tǒng)的模擬電源相比,數(shù)字電源系統(tǒng)具有十分優(yōu)異的性能、很高的智能化水平和可靠性、很強(qiáng)的靈活性, 例如： 其脈寬調(diào)制(PWM)分辨力可達(dá)150ps的精度, 這是傳統(tǒng)開關(guān)電源所望塵莫及的。業(yè)界估計(jì)數(shù)字電源的年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)在今后幾年將超過(guò)100%。 數(shù)字電源技術(shù)的發(fā)展近年來(lái), 在國(guó)外高端產(chǎn)品中已經(jīng)有所應(yīng)用的數(shù)字電源開始進(jìn)入到國(guó)內(nèi)的一些產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。 從效率最優(yōu), 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最少, 再到消除噪音等, PWM 控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)不斷創(chuàng)新和不斷完善的過(guò)程 。數(shù)字PWM 技術(shù)克服了模擬調(diào)制中的不足, 實(shí)現(xiàn)了調(diào)制過(guò)程的全數(shù)字化, 有利于參數(shù)整定和變參數(shù)調(diào)節(jié), 便于通過(guò)改變程序軟件或調(diào)制算法來(lái)實(shí)