【正文】 頻器和保護(hù)電路等，其引腳圖如圖 所示 圖 SG3525 芯片引腳圖 SG3525A 系列脈寬調(diào)制器控制電路可以改進(jìn)為 各種類型的開關(guān)電源的控制性能和使用較少的外部零件。 1％，誤差放大器有一個(gè)輸入共模電壓范圍。一個(gè)到振蕩器的同步輸入可以使多個(gè)單元成為從電路或一個(gè)單元和外部系統(tǒng)時(shí)鐘同步。在這些器件內(nèi)部還有軟起動(dòng)電路，它只需要一個(gè)外部的定時(shí)電容器， 一只斷路腳同時(shí)控制軟起動(dòng)電路和輸出級(jí) [12]。當(dāng) VCC 低于標(biāo)稱值時(shí)欠電壓鎖定禁止輸出和改變軟起動(dòng)電容器。 SG3525A 系列的 NOR（或非）邏輯在斷開狀態(tài)時(shí)輸出為低。因此可以將驅(qū)動(dòng)電路輸出的過(guò)流保護(hù)電流信號(hào)經(jīng)一電阻作用，轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)來(lái)進(jìn)行過(guò)流保護(hù)，同理也可以用 10 端進(jìn)行過(guò)壓保護(hù) 。 模塊 設(shè)計(jì) IGBT 是電力電子器件，控制電路產(chǎn)生的控制信號(hào)一般難以以直接驅(qū)動(dòng)IGBT。另外直流斬波電路會(huì)產(chǎn)生很大的電磁干擾，會(huì)影響控制電路的正常工作，甚至導(dǎo)致電力電子器件的損壞。 驅(qū)動(dòng)電路模塊功能 驅(qū)動(dòng)部分是連接控制部分和主電路的橋梁，該部分主要完成以下幾個(gè)功能： a. 提供適當(dāng) 的正向和反向輸出電壓，使 IGBT 可靠的開通和關(guān)斷； b. 提供足夠大的瞬態(tài)功率或瞬時(shí)電流，使 IGBT 能迅速建立柵控電場(chǎng)而西安工業(yè)大學(xué)北方信息工 程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 12 導(dǎo)通； c. 盡可能小的輸入輸出延遲時(shí)間，以提高工作效率； d. 足夠高的輸入輸出電氣隔離性能，使信號(hào)電路與柵極驅(qū)動(dòng)電路絕緣； e. 具有靈敏的過(guò)流保護(hù)能力 [14]。針對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的隔離方式，有以下 2 種驅(qū)動(dòng)電路，下面對(duì)其進(jìn)行比較選擇。其提供的脈沖寬度不受限制，較易檢測(cè) IGBT 的電壓和電流的狀態(tài)，對(duì) 外送出過(guò)流信號(hào)。但是它需要較多的工作電源，其對(duì)脈沖信號(hào)有時(shí)間滯后，不適應(yīng)于某些要求比較高的場(chǎng)合。但是它不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)過(guò)流保護(hù)，不能實(shí)現(xiàn)任意脈寬輸出，而且其對(duì)變壓器的繞制要求嚴(yán)格。 對(duì)于方案 1 可以用 EXB841 驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)也可以直接用光耦電路進(jìn)行主電路與控制電路隔離，再把驅(qū)動(dòng)信號(hào)加一級(jí)推挽電 路進(jìn)行放大使得驅(qū)動(dòng)信號(hào)足以驅(qū)動(dòng) IGBT 管。 驅(qū)動(dòng)電路的隔離方式： 針對(duì)以上分析，我選取了 EXB841 驅(qū)動(dòng)芯片。 EXB841驅(qū)動(dòng)電路圖如圖 所示 。的調(diào)節(jié)。 的驅(qū)動(dòng)原理 EXB841 主要有三個(gè)工作過(guò)程：正常開通過(guò)程、正常關(guān)斷過(guò)程和過(guò)流保護(hù)動(dòng)作過(guò)程。過(guò)流保護(hù)動(dòng) 作過(guò)程是根據(jù) IGBT 的 CE 極間電壓 Uce 的大小判定是否過(guò)流而進(jìn)行保護(hù)的， Uce 由二極管 Vd7 檢測(cè)。射極電位為 ，由 EXB841內(nèi)部的穩(wěn)壓二極管 Vz2 決定 [17]。 主電路器件保護(hù) 當(dāng)達(dá)到 — 定電壓值時(shí)，自動(dòng)開通保護(hù)電路，使過(guò)壓通過(guò)保護(hù)電路形成通路，消耗過(guò)壓儲(chǔ)存的電磁能量，從而使過(guò)壓的能量不會(huì)加到主開關(guān)器件上，保護(hù)了電力電子器件。將電容并聯(lián)在回路中，當(dāng)電路中出現(xiàn)電壓尖峰電壓時(shí)，電容兩端電壓不能突變的特性，可以有效地抑制電路中的過(guò)壓。 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） 14 圖 負(fù)載過(guò)壓保護(hù) 如圖 所示比較器同相端接到負(fù)載端，反相端接到一個(gè)基準(zhǔn)電壓上，輸出端接控制芯片 10 端，當(dāng)負(fù)載端電壓達(dá)到一定的值，比較器輸出 Uom 抬高 10 端電位，從而使 10 端 上的信號(hào)為高電平時(shí)， PWM 瑣存器將立即動(dòng)作，禁止 SG3525 的輸出，同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放電。 電阻的取值，比較器反相端接 ，比較器同相端電壓應(yīng)在 5V以內(nèi)，取負(fù)載輸出電壓最大值 80V來(lái)算 R20/R18=80/3左右，所以 R20=100K,R18=4K,R17=10k,R19=2k. 圖 負(fù)載過(guò)壓保護(hù)電路 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） 15 過(guò)電流保護(hù) 當(dāng)電力電子電路運(yùn)行不正?；蛘甙l(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)發(fā)生過(guò)電流。 器件允許的過(guò)載時(shí)間較長(zhǎng)，而允許的短路時(shí)間極短，一般在若干微秒 之內(nèi)。在這里采用了兩中過(guò)電流保護(hù)措施，一是加限流電阻，主要對(duì)電流過(guò)載起保護(hù)作用，其二是在電路中串熔斷器，對(duì)短路起保護(hù)作用。所以重要的是怎么設(shè)計(jì)好對(duì)開關(guān)管 IGBT 的保護(hù)方案 [19]。器件直接串接快速熔斷器才對(duì)元件的保護(hù)作用最好，因?yàn)樗鼈兞鬟^(guò)同 — 個(gè)電流．因而被廣泛使用。 由于電力電子器件的電流過(guò)載能力相對(duì)較差，必須對(duì)變換器進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^(guò)流保護(hù)。 負(fù)載過(guò)流保護(hù)電路圖如圖 所示 圖 直流降壓斬波電路整體電路圖 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） 16 綜上所述，直流降壓斬波電路包含主電路，控制電路，驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路四個(gè)模塊， 直流降壓斬波主電路使用一個(gè)全控器件 IGBT 控制導(dǎo)通， 用控制電路和驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制 IGBT 的通斷 。由信息電子電路組成的控制電路按照系統(tǒng)的工作要求形成控制信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路去控制主電路中電力電子器件的導(dǎo)通或者關(guān)斷來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的功能， 控制電路是用來(lái)產(chǎn)生 降壓斬波電路 的控制信號(hào)，控制電路產(chǎn)生的控制信號(hào)傳到驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路把控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為加在開關(guān)控制端，可以使其開通或關(guān)斷的信號(hào)?？刂齐娐分械谋Ｗo(hù)電路是用來(lái)保護(hù)電路的，防止電路產(chǎn)生過(guò)電流現(xiàn)象損害電 路設(shè)備。通過(guò)控制開關(guān)的開通和關(guān)斷來(lái)控制 降壓斬波電路 的主電路工作。 4 直流斬波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 4 直流斬波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 直流斬波器 是 利用功率組件對(duì)固定電源 產(chǎn)生的光束進(jìn)行 適當(dāng)切割以 產(chǎn)生有規(guī)律交替變化的光束的 目的。 光學(xué)斬波器主要是由 控制單元、斬波裝置、斬波片組成 。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 斬波片由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，接收光源產(chǎn)生的光束，因此，斬波輪的設(shè)計(jì)要確保穩(wěn)定和精確地性能，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)： 為使系統(tǒng)穩(wěn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確保部件重心與旋轉(zhuǎn)軸重合，避免由于偏心產(chǎn)生的脈動(dòng)負(fù)荷。 為減低軸承負(fù)荷，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能使部件重位于兩軸承支承點(diǎn)的中部。 為了確保精確性，應(yīng)對(duì)斬波片進(jìn)行化學(xué)和消磁處理。 斬波輪主要組成零部件：輪盤，斬波片，袖珍軸承，直流電機(jī)。此外，裝置內(nèi)還有旁路開關(guān)及輸入濾波器，輸出濾波器和功率因數(shù)電容補(bǔ)償。下面對(duì)調(diào)速原理作簡(jiǎn)單分析。 當(dāng) IGBT 導(dǎo)通時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流被 IGBT 經(jīng)由限流電抗器短路 (電抗器串聯(lián)在整流器的輸出端 )，其回路電流隨時(shí)間上升，此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也趨向于上升。由于斬波器后邊的阻抗較大，所以轉(zhuǎn)子電流將隨時(shí)間下降，此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也趨向于下降。當(dāng) IGBT 不斷地導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)，轉(zhuǎn)子電流平均 值 是一定的 ，由此確定了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 [21]。將 IGBT 導(dǎo)通時(shí)間與導(dǎo)通關(guān)斷周期時(shí)間的比用 K 來(lái)表示，并稱 K 為占空比，可見當(dāng)改變斬波器的占空比 K 時(shí)，可以改變通過(guò)斬波器回路的電流大小，從而改變了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總結(jié) 本方案設(shè)計(jì)的 光學(xué)斬波器，是一個(gè)旋轉(zhuǎn)斬波器，包括一個(gè)控制平臺(tái)，馬達(dá)頭組合和帶槽斬波輪。不像傳統(tǒng)的開環(huán)速度控制設(shè)計(jì)，速度控制電路可以將 斬波器和參考信號(hào)同步化，包括 斬波器和其它類似于 鎖定放大器的參考信號(hào)的同化。小型的光學(xué)頭有寬的底座，這使其特別穩(wěn)定。 5 總結(jié) 20 5 總結(jié) 通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)了電力電子技術(shù)的重要性，它里面的器件如 IGBT 之類的還可以對(duì)我們實(shí)際的電路起到提高效率和保護(hù)作用，可以通過(guò)控制它的觸發(fā)脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)它的關(guān)斷，這都是非常常見但是卻非常有實(shí)際意義的。同時(shí)讓我培養(yǎng)了一種透過(guò)部分聯(lián)系全篇的思路，鍛煉了我辦事的能力，做事效率提高了很多。我認(rèn)識(shí)到無(wú)論在什么設(shè)計(jì)中，都要有一定的耐心和毅力，不要遇到問(wèn)題就退縮，要不畏困難，勇于創(chuàng)新。但由于我知識(shí)的限制，設(shè)計(jì)還有很多不足之處，希望老師指出并教導(dǎo)。 課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí) ,發(fā)現(xiàn) ,提出 ,分析和解決實(shí)際問(wèn)題 ,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié) ,是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程 。167— 169. [2] 趙達(dá)尊 ， 張懷玉 .空間光調(diào)制器 [M ] . 北京 : 北京理工大學(xué)出版社 , 1 9 9 2. [3] 陳家璧 ， 蘇顯渝 . 光學(xué)信息技術(shù)原理及應(yīng)用 [M ] . 北京 : 高等教育出版社 , [4] 西田信夫 . 大屏幕顯示 [M] . 北京 : 科學(xué)出版社 , 2020. [5] 宋菲君 . 空間光調(diào)制器物理和大屏幕投影電視產(chǎn)業(yè) [ J ].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社， [6] Steier W H. Recent advances in low voltage, high frequency polymer electrooptic modulators[A].OFC2020[C]. Anaheim:2020. MJ1. [7] Takagi K. Highly reliable 40 Gbit electroabsorption modulator[A]. OFC2020[C]. Anaheim:. [8] Fenghai Liu. Increasing line rate by bining ETDM and OTDM in a semiconductor MachZehnder modulator[A]. OFC2020[C]. Anaheim:2020. MJ4. [9] 辛國(guó)鋒 ,瞿榮輝 ,方祖捷 ,等 .大功率半導(dǎo)體激光器的最新進(jìn)展 [J].激光與光電子學(xué)進(jìn)展 ,2020,43(2):38 [10] 習(xí)黃，章勇 .光纖通信用光電子器 件和組件「 M].北京 :北京郵電大學(xué)出版社， 2020. [11] 楊曉紅，杜云，石志文，等 .Mach 一 Zehnder 型有機(jī)極化聚合物電光調(diào)制器 (英文 )「 J〕半導(dǎo)體學(xué)報(bào)， 2020， 22(8):971 一 974. [12] 周偉勤，吳伯瑜，彭吉虎，等 .160GHz帶寬 LINbo。尚老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。這對(duì)于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他細(xì)心而又耐心的輔導(dǎo)。 在這里，對(duì)他們的無(wú)私幫助，我表示誠(chéng)摯的感謝！ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 知識(shí)產(chǎn)權(quán) 聲明 24 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲 明本人完全了解西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院有關(guān)保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，即：本科學(xué)生在校攻讀學(xué)士學(xué)位期間畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于西安工業(yè)大學(xué) 北方 信息工程學(xué)院。學(xué)校有權(quán)保留送交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的原文或復(fù)印件，允許畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨籍厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文）的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的成果，不包含他人已申請(qǐng)學(xué)位或其他用途使用過(guò)的成果。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）與資 料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)