【正文】 此電路較復(fù)雜，但穩(wěn)定度高。調(diào)整元件與負(fù)載并聯(lián)的叫并聯(lián)穩(wěn)壓電源或分流穩(wěn)壓電源，它通過(guò)改變調(diào)整管元件流過(guò)的電流的多少來(lái)適應(yīng)輸入電網(wǎng)電壓的變化及負(fù)載電流的變化，以保持輸出電壓的穩(wěn)定。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，輸出電壓就依靠調(diào)整元件改變自身的等效電阻來(lái)維持恒定。按調(diào)整元件的工作狀態(tài)分，有線性穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。高壓、低壓。本課題主要是進(jìn)行用單片機(jī)來(lái)控制直流穩(wěn)壓電源的研制工作。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，在滿足控制系統(tǒng)要求的條件下，力求軟硬件的最佳組合。下面簡(jiǎn)要介紹一下這幾部分的電路功能：1)主電路及驅(qū)動(dòng)電路的功能主電路用來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入功率到輸出功率的能量轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)電路用來(lái)將脈寬調(diào)制電路輸出的控制脈沖轉(zhuǎn)換成符合開(kāi)關(guān)功率器件要求的電平和阻抗形式，同時(shí)實(shí)現(xiàn)主電路和控制電路之間的電氣隔離，其對(duì)功率開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)時(shí)間、損耗等有著直接的影響。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。以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)所要求的電源的電流和電壓的穩(wěn)定性圖2 電源主電路由圖可見(jiàn)，電源主電路遵循一般逆變的ACDCACDC形式，三相工頻交流網(wǎng)路電壓經(jīng)過(guò)整流模塊整流和濾波，得到大約540V的直流電壓。功率開(kāi)關(guān)管VTVTVTVT4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VTVT4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。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路還起到控制電路與主電路的電氣隔離作用和故障信號(hào)的采集作用。(2)用低內(nèi)阻的驅(qū)動(dòng)源對(duì)門極電容充放電，以保證門極控制電壓U有足夠陡降的前后沿，使IGBT的開(kāi)關(guān)損耗盡量小。(3)門極電路的正偏電壓為+12V～+15V，負(fù)偏電壓應(yīng)為2V～10V。(5)門極驅(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。大多數(shù)IGBT生產(chǎn)廠家為了解決IGBT的可靠性問(wèn)題，都生產(chǎn)與其相配套的混合集成電路。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。2）利用緩沖電路抑制并限制過(guò)量的du/dt。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。為了獲得高質(zhì)量的直流輸出電壓，需要一些特殊的元器件，如肖特基勢(shì)壘整流二極管以及存儲(chǔ)能的電感，以產(chǎn)生低噪音的輸出電壓。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：普通的PN結(jié)二極管不適于作為開(kāi)關(guān)使用，因?yàn)樗鼈兓謴?fù)得慢，并且效率低。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。而且隨著結(jié)溫的增加，其正向壓降更低。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。1)選穩(wěn)壓管因?yàn)橐筝敵鲋绷麟妷?5V，即＝25V，所以穩(wěn)壓管VD5的穩(wěn)壓值＝25V。當(dāng)負(fù)載開(kāi)路時(shí)，流過(guò)VD5的電流增加到。3)求限流電阻 假定變化177。 () 取＝84V。5)選擇濾波電容C一般要求。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。15V，正電源輸出電流為1A，負(fù)電源輸出電流為500mA。圖4 運(yùn)算放大器穩(wěn)壓電源電源采用7817915穩(wěn)壓塊穩(wěn)壓。整流器選用3A/100V整流模塊。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： ()＋＝＝2000μF ()實(shí)取 ＝＝3300μF，耐壓25V。變壓器二次側(cè)電壓有效值為： ()表1逆變電路的比較電路參數(shù)推挽式全橋式半橋式功率開(kāi)關(guān)管集射極間施加電壓穩(wěn)態(tài)為2E,漏感引起的尖峰V 2E穩(wěn)態(tài)為E,二級(jí)管相位 VE同全橋輸出相同功率時(shí)集電極電流IcIc2Ic功率開(kāi)關(guān)管數(shù)量242輸出濾波電容數(shù)量112宜獲得的輸出數(shù)量大大中等由上表可以看出，要獲得大容量的輸出，宜選用推挽式或全橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但是推挽式電路中由于漏感引起的尖峰電壓是全橋式的2倍，這給電路設(shè)計(jì)與調(diào)試帶來(lái)了困難，并對(duì)開(kāi)關(guān)管的耐壓提出了更高的要求，因而本系統(tǒng)采用已被廣泛應(yīng)用的全橋式電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。按照正弦波分析，變壓器有以下的基本公式： () ()式中，S為鐵心截面積；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值。因此，通常認(rèn)為最佳逆變頻率是在考慮到電路固有頻率(電路的L、R、C決定電流衰減速度)的基礎(chǔ)上，選用功率開(kāi)關(guān)器件所能接受的最高頻率(常以次級(jí)整流管的開(kāi)關(guān)特性為參考基準(zhǔn))。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。從可控性來(lái)分，可以大致分為半控型和全控型器件?；谝陨峡紤]，全控型器件是應(yīng)優(yōu)先考慮選用的器件。GTR開(kāi)關(guān)速度較低，對(duì)di/dt有影響，而且是電流驅(qū)動(dòng)方式，驅(qū)動(dòng)功率較大，還存在二次擊穿問(wèn)題；功率MOSFET有較好的高速控制性能，然而容量小，難以實(shí)現(xiàn)大電流，主要應(yīng)用于小型和輕型設(shè)備中；IGBT是MOSFET與雙極晶體管的復(fù)合器件，它兼有MOSFET易驅(qū)動(dòng)和功率晶體管電壓、電流容量大的優(yōu)點(diǎn)，其頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十千赫茲頻率范圍內(nèi)，在較高頻率的大中功率應(yīng)用中占據(jù)主導(dǎo)地位。表2 GTR 、MOSFET和IGBT器件名稱達(dá)林頓GTR功率MOSFETIGBT開(kāi)關(guān)速度101~2安全工作區(qū)小大大額定電流密（A/)20~305~1050~100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?？刂品绞接腥N：(1)脈沖寬度調(diào)制型(PWM )：開(kāi)關(guān)周期恒定，調(diào)節(jié)導(dǎo)通脈沖的寬度；(2)脈沖頻率調(diào)制型(PFM)：導(dǎo)通脈沖寬度恒定，調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)工作頻率；(3)混合調(diào)制型：把PWM和PFM結(jié)合在一起。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，其整流電壓為： ()整流二極管的額定電流為：=(～2)1=～13A () 實(shí)取10A，選取額定電流為10A，耐壓1200V的整流模塊。根據(jù)整流器的參數(shù)可近似認(rèn)為： () ()電路的輸出功率為： () 輸出電路的功率按80%計(jì)，則整流器的輸入功率為： () ()C7耐壓值為： ，實(shí)取1200V。RY1 額定電壓：