【正文】 (論文 )的主要內(nèi)容（理工科含技術(shù)指標(biāo)）： 了解 光調(diào)制器 的用途； 提出機(jī)械調(diào)制方法，設(shè)計(jì) 光調(diào)制器 結(jié)構(gòu)及相應(yīng)電路，對(duì)相關(guān)器件進(jìn)行選型； 給出相關(guān)標(biāo)定方法； 查閱一篇與設(shè)計(jì)相關(guān)的外文文獻(xiàn)，并進(jìn)行翻譯 。 ～ 對(duì) 光調(diào)制器 的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并進(jìn)行器件選型； ～ 對(duì) 光調(diào)制器 電路 進(jìn)行設(shè)計(jì)；完成中期報(bào)告。 （論文）的工作量要求 ① 實(shí)驗(yàn)（時(shí)數(shù)） *或?qū)嵙?xí)（天數(shù)）： 無 ② 圖紙（幅面和張數(shù)） *： 不少于 8 張； ③ 其他要求： 論文（字?jǐn)?shù)）： ； 外文翻譯（字?jǐn)?shù)）： 3000～ 5000 字； 參考文獻(xiàn)：不少于 15 篇。 2 帶 *項(xiàng)可根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)選填。 斬波器的作用其實(shí)是為鎖相放大器提供一個(gè)參比信號(hào)，以 便于鎖相能夠識(shí)別出微弱的光電流。 光學(xué)斬波器的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括主電路，控制電路，驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路 的設(shè)計(jì)，器件選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 本文對(duì)光學(xué)斬波器的設(shè)計(jì)原理，電路設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹 。 wiring design。 structure design III 目 錄 1 緒論 ................................................................................................................. 1 課題研究的背景和意義 ................................................................................ 1 國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀 .................................................................................... 1 論文的組織結(jié)構(gòu) ............................................................................................ 2 本課題研究的主要內(nèi)容 ................................................................................ 2 2 光學(xué)斬波器簡介 .......................................................................................... 3 直流斬波器簡介 ............................................................................................ 3 直流斬波器原理 ............................................................................................ 4 直流斬波電路包括 三個(gè)部分電路模塊。 國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀 光調(diào)制技術(shù)雖然早在四十年代就已有不少研究和報(bào)導(dǎo)，但具有實(shí)用價(jià)值的光調(diào)制器卻是在七十年代前后才發(fā)展成熟的。隨著微電子和光電子集成技術(shù)的進(jìn)步以及兩者的緊密結(jié)合 ,大大地促進(jìn)了光調(diào)制器的發(fā)展。 正因?yàn)槿绱?,光調(diào)制器在現(xiàn)代光學(xué)領(lǐng)域中具有越來越重要的地位和價(jià)值 ,它是光學(xué)、光電混合系統(tǒng)進(jìn)行光互連、光學(xué)相關(guān)、光計(jì)算、模式識(shí)別、光學(xué)控制、光學(xué)檢測、圖象處理、顯示技術(shù)等中的基本構(gòu)件和關(guān)鍵器件 [1]。荷蘭 Delft 大學(xué)及其商業(yè)合作伙伴 OKO Technology 公司在薄膜光調(diào)制器研究方面是最先進(jìn)的 ,已經(jīng)有了許多商業(yè)化產(chǎn)品。我國也在這方面取得了一定的成績，其中北京卓立漢光公司生產(chǎn)的 Model 300CD 型光學(xué)斬波器代表了國內(nèi)光調(diào)制器的先進(jìn)水平。 第二章 ： 介紹光學(xué)斬波器的功能及工作原 理。 第四章：介紹直流降壓斬波器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 本課題研究的主要內(nèi)容 在直流降壓斬波器的課題研究中主要的研究內(nèi)容如下： 了解直流降壓斬波器的功能及工作原理，畫出其工作原理圖，對(duì)電壓和電流波形進(jìn)行有深入的認(rèn)識(shí)。 對(duì)光調(diào)制器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫出電機(jī)支 撐座，外殼和斬波片的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。 2 光學(xué)斬波器簡介 3 2 光學(xué)斬波器簡介 直流斬波器簡介 電力電子技術(shù)的發(fā)展方向 ,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué) ,向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率 MOSFET 和 IGBT 為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù) 合器件 ,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。 直流斬波器（ DC Chopper）是一種把恒定直流電壓變換成為另一固定電壓或可調(diào)電壓的直流電壓，從而滿足負(fù)載所需的直流電壓的變 流裝置。 全控型器件選擇絕緣柵雙極晶體管（ IGBT）具有良好的特性，目前已取代了原來 GTR 和一部分電力 MOSFET 的市場，應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)展，成為中小功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件。若直流斬波器的輸出電壓較輸入之電源電壓低，則稱為降壓式 (Buck )直流斬波器，若其輸出電壓較輸入之電源電壓高，則稱為升壓式 (Boost) 直流斬波器 [4]。 直流 斬波器 原理 直流斬波電路 （ DC Chopper） 的功能是將直流電變?yōu)榱硪环N固定的或可調(diào)的直流電，也稱為直流 直流變換器 （ DC/DC Converter） ，直流斬波電路 （ DC Chopper）一般是指直接將直流變成直流的情況，不包括直流 交流 直流的情況。 a. 主電路模塊。的大小。 控制電路 模塊，可用 SG3525 來控制 IGBT 的開通與關(guān)斷。通過控制開關(guān)的開通和關(guān)斷來控制 降壓斬波電路 的主電路工作。 EXB841 驅(qū)動(dòng)芯片來實(shí)現(xiàn)也可以直接用光耦電路進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)。的大小。 全控 器件 IGBT 簡介 IGBT 是新一代的電力電子器件，兼有功率 MOSMET 的高速度和功率晶體管飽和壓降低、功率大的優(yōu)點(diǎn)。 直流斬波器的基本 原理 直流斬波器乃利用功率組件對(duì)固定電壓之電源做適當(dāng)之切割以達(dá)成負(fù)載端電壓改變之目的。如此適當(dāng)?shù)目刂浦绷鲾夭ㄆ骺墒怪绷麟娫磾嗬m(xù)的出現(xiàn)在負(fù)載側(cè)，只要控制直流斬波器的導(dǎo)通時(shí)間，即可改變負(fù)載的平均電壓 [6]。這就可以根據(jù)所學(xué)的 buck 降壓電路作為主電路，這個(gè)方案是較為簡單的方案，直接進(jìn)行直直變換簡化了電路結(jié)構(gòu)。至于開關(guān)的選擇，選用比較熟悉的全控型的 IGBT 管，而不選半控型的晶閘管，因?yàn)?IGBT 控制較為簡單，且它既具有輸入阻抗高、開關(guān)速度快、驅(qū)動(dòng)電路簡單等特點(diǎn)， 又用通態(tài)壓降小、耐壓高、電流大等優(yōu)點(diǎn)。用控制電路和驅(qū)動(dòng)電路來控制 IGBT 的通斷，當(dāng) t=0 時(shí)，驅(qū)動(dòng) IGBT 導(dǎo)通，電源 E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓 U0=E，負(fù)載電流 io按指數(shù)曲線上升。用控制電路和 驅(qū)動(dòng)電路來控制 IGBT 的通斷，當(dāng) t=0 時(shí)，驅(qū)動(dòng) IGBT 導(dǎo)通，電源 E 向負(fù)載供電，負(fù)載電壓 0u =E，負(fù)載電流 0i 按指數(shù)曲線上升。為了使負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)小，故串聯(lián)L 值較大的電感。當(dāng)電力工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)負(fù)載電流在一個(gè)周期的初值和終值相等， 負(fù)載電壓的 平均值為 U0＝ t1E/T=t1E/（ t1+t2）α E ton為 IGBT 處于通態(tài)的時(shí)間； toff為處于斷態(tài)的時(shí)間； T 為開關(guān)周期；α為導(dǎo)通占空比。由此可知，輸出到負(fù)載的電壓平均值 Uo 最大為 Ui，若減小占空比α，則 Uo 隨之減小，由于輸出電壓低于輸入電壓，故稱該電路為降壓斬波電路 [7]。 斬波電路控制方式： 斬波電路有三種控制方式 : a. 保持開關(guān)周期 T 不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間 ton，稱為脈沖寬度調(diào)制或脈沖調(diào)寬型； b. 保持導(dǎo)通時(shí)間不變，改變開關(guān)周期 T，成為頻率調(diào)制或調(diào)頻型； T 都可調(diào)，是占空比改變，稱為混合型 [8]。 PWM 控制就是對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。改變脈沖的 占空比就是對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，只是因?yàn)檩斎腚妷汉退枰妮敵鲭妷憾际侵绷麟妷?，因此脈沖既是等幅的，也是等寬的，僅僅是對(duì)脈沖的占空比進(jìn)行控制。因?yàn)轭}目要求輸出電壓連續(xù)可調(diào)，所以我選用一般的 PWM 發(fā)生芯片來進(jìn)行連續(xù)控制。其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu) 如圖 所示 圖 SG3525內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡介 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工 程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 9 a. 基準(zhǔn)電壓調(diào)整器 基準(zhǔn)電壓調(diào)整器是輸出為 ， 50mA，有短路電流保護(hù)的電壓調(diào)整器。若輸入電壓低于6V時(shí)，可把 1 16 腳短接，這時(shí) 5V電壓調(diào)整器不起作用。 RT 阻值決定了內(nèi)部恒流值對(duì) CT 充電， CT 的放電則由 7 端之間外接的電阻值 RD決定。在 3525A 中增加了同步端 3 專為外同步用，為多個(gè) 3525A 的聯(lián)用提供了方便。 c. 誤差放大器 誤差放大器是差動(dòng)輸入的放大器。該放大器共模輸入電壓范圍在 ~，需要將基準(zhǔn)電壓分壓送至誤差放大器 1 腳（正電壓輸出）或 2 腳（負(fù)電阻輸出）。這樣避免了彼此相互影響。 d. 閉鎖控制端 10 利用外部電路控制 10 腳電位，當(dāng) 10 腳有高電平時(shí)，可關(guān)閉誤差放大器的輸出，因此，可作為軟起動(dòng)和過電壓保護(hù)等。鎖存器由關(guān)閉電路置位，由振蕩器輸出時(shí)間脈沖復(fù)位。 另外，由于 PWM 鎖存器對(duì)比較器來的置位信號(hào)鎖存，將誤差放大器上的噪音、振鈴及系統(tǒng)所有的跳動(dòng)和振蕩信號(hào)消除了。 f. 增設(shè)欠壓鎖定電路 電路主要作用是當(dāng) IC 塊輸入電壓小于 8V時(shí)，集成塊內(nèi)部電路鎖定，停止工作（其準(zhǔn)源及必要電路除外），使之消耗電流降到很小（約 2mA）。組間是相互隔離的。為了能適應(yīng)驅(qū)動(dòng)快速的場效應(yīng)功率管的需要，末級(jí)采用推拉式電路，使關(guān)斷速度更快。在狀態(tài)轉(zhuǎn)換中，由于存在開 閉滯后，使流出和吸收間出現(xiàn)重迭導(dǎo)通。使用時(shí) VC 接一個(gè) f 電容可以濾去尖峰。 SG3525 芯片引腳 SG3525 是一款專用的 PWM 控制集成電路芯片，它采用恒頻調(diào)寬控制方案，內(nèi)部包括精密基準(zhǔn)源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分