buck變換器的研究與設(shè)計(jì)解決方案畢業(yè)論文-閱讀頁
2025-05-28 07:01本頁面
【正文】 作用。但同時缺點(diǎn)也很明顯，首先磁耦隔離只能用于交流電路，直流電路無效，其次變壓器的體積較大，不利于集成。其提供的脈沖寬度不受限制，較易檢測IGBT的電壓和電流的狀態(tài)，對外送出過流信號。但是它需要較多的工作電源，其對脈沖信號有1μs的時間滯后，不適應(yīng)于某些要求比較高的場合。 驅(qū)動電路工作分析： 驅(qū)動電路的電路圖如圖5所示：PWM調(diào)制接IGBT源極接IGBT柵極圖7： 驅(qū)動電路原理圖如圖7所示，IGBT降壓斬波電路的驅(qū)動電路提供電氣隔離環(huán)節(jié)。本電路中采用的隔離方法是，先加一級光耦隔離，再加一級推挽電路進(jìn)行放大。并且推挽式電路簡單實(shí)用，故用推挽式進(jìn)行電壓放大。但I(xiàn)GBT的柵極發(fā)射極間存在著較大的寄生電容（幾千至上萬pF），在驅(qū)動脈沖電壓的上升及下降沿需要提供數(shù)A的充放電電流，才能滿足開通和關(guān)斷的動態(tài)要求，這使得它的驅(qū)動電路也必須輸出一定的峰值電流。 過電壓保護(hù)電路：過壓保護(hù)要根據(jù)電路中過壓產(chǎn)生的不同部位，加入不同的保護(hù)電路，當(dāng)達(dá)到—定電壓值時，自動開通保護(hù)電路，使過壓通過保護(hù)電路形成通路，消耗過壓儲存的電磁能量，從而使過壓的能量不會加到主開關(guān)器件上，保護(hù)了電力電子器件。因?yàn)樾酒琒G3525的引腳10端為外部關(guān)斷信號輸入端，所以可以利用SG3525的這個特點(diǎn)進(jìn)行過壓保護(hù)。所以可以從輸出電壓中進(jìn)行電壓取樣，并將取樣電壓通過比較器輸入10端，從而實(shí)現(xiàn)電壓保護(hù)。端串聯(lián)兩個電阻再通過在電阻中分得的電壓連入比較器的正端，與連入負(fù)端的基準(zhǔn)電壓（5V）進(jìn)行比較。設(shè)計(jì)的過壓保護(hù)電路圖如圖8所示：取樣電壓接入SG3525的10端 圖8：過壓保護(hù)電路原理圖 過電流保護(hù)電路當(dāng)電力電子電路運(yùn)行不正?；蛘甙l(fā)生故障時，可能會發(fā)生過電流。由于電力電子器件的電流過載能力相對較差，必須對變換器進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^流保護(hù)。因?yàn)榍懊嬲f過，SG3525的引腳10端在輸入一個高電平時具有自鎖功能，所以仍然可以利用這個方法進(jìn)行過流保護(hù)。具體的做法是在干路上串聯(lián)一個很小的功率電阻，再在這個小電阻上并聯(lián)一個大電阻，從而進(jìn)行過電流與過電壓的轉(zhuǎn)化。在正常狀態(tài)下連入的電壓小于基準(zhǔn)電壓，此時，輸出一個負(fù)的最大值，芯片不會鎖死，正常工作。設(shè)計(jì)的過流保護(hù)電路如圖9所示：過流保護(hù)輸入接入SG3525的10端圖9： 過電流保護(hù)原理電路圖 欠電壓保護(hù)電路 欠電壓保護(hù)是指防止輸入電壓發(fā)生故障，輸入電壓突然下跌，使得輸入電壓過低，導(dǎo)致電力電子器件或芯片工作在低電壓下，可能產(chǎn)生的損害。本次設(shè)計(jì)的欠電壓保護(hù)還是利用芯片SG3525的引腳10端的自鎖功能。如圖所示，具體的方法是在電源側(cè)并聯(lián)大電阻，再通過電阻進(jìn)行電壓取樣，將取樣電壓接入比較器的負(fù)端，與比較器的正端的基準(zhǔn)電壓（取5V）相比較。當(dāng)出現(xiàn)欠電壓時，取樣電壓降低，低于基準(zhǔn)電壓，此時輸出一個高電平，芯片SG3525的引腳10端鎖死，IGBT的脈沖關(guān)斷，電路斷開，從而實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)的功能。一般認(rèn)為ＩＧＢＴ損壞的主要原因有兩種：一是ＩＧＢＴ退出飽和區(qū)而進(jìn)入了放大區(qū)，使得開關(guān)損耗增大；二是ＩＧＢＴ發(fā)生短路，產(chǎn)生很大的瞬態(tài)電流，從而使ＩＧＢＴ損壞。RC串聯(lián)電路可以對IGBT進(jìn)行過電壓保護(hù)，而反向二極管可以對IGBT進(jìn)行過電流保護(hù)。在有緩沖電路的情況下；V開通時C5通過R34向V放電，使ic先上一個臺階，以后因有Li，ic上升速度減慢；V關(guān)斷時負(fù)載電流通過VD向C5分流，減輕了V的負(fù)擔(dān)，抑制了du/dt和過電壓。如圖11所示： 圖11 ：IGBT保護(hù)電路 9設(shè)計(jì)心得經(jīng)過七天的電力電子課程設(shè)計(jì)讓我懂了很多，也得到了很多的收獲，受益匪淺。剛剛看到這個課程設(shè)計(jì)任務(wù)書時，對這些課題很熟悉卻無從入手，課本上都有提到，但有些不大全面。經(jīng)過幾天的努力，終于有了一個電路的基本框架，知道了一個完整的電路應(yīng)該包含幾部分，各部分之間的連接又應(yīng)該注意些什么問題等等。實(shí)在不懂的問題，可以和團(tuán)隊(duì)交流，再者就是查資料。為了能夠是設(shè)計(jì)更加合理，對很多實(shí)際問題也進(jìn)行了比較深入的思考。所以在很大程度上提高了思考能力和解決實(shí)際問題的能力。首先通過不斷地查資料，了解PWM控制器（SG3525）的運(yùn)用，具體理解每個引腳代表什么，功能是什么。同時，老師也給予了很多的指導(dǎo)和意見，這讓我明白了很多東西。撰寫這份報(bào)告也很用心，花了很多的時間，提高了課程設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫水平，這對以后寫一些比較正式和重要的報(bào)告而言是很有好處的這次的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在以后的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)中提供了基礎(chǔ)。附錄器件名稱規(guī)格與型號數(shù)量絕緣柵雙極型晶體管30V/1A1個續(xù)流二極管IN414B1個電感1個電容274uF/1uF/10uF/1/2/2/1個二極管IN40017個金屬膜電阻20Ω/3/1/3/1 個金屬膜電阻1/1/4/5個金屬膜電阻1/2/1/1個三極管各1個滑動變阻器1K1個PWM控制器SG35251片光耦合器6N1362個運(yùn)算放大器LM3241片三端集成穩(wěn)壓器件78151個或門74LS321片功率電阻2個變壓器50W1個參考文獻(xiàn)，《電力電子技術(shù)》北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004；，《電力電子技術(shù)》北京：機(jī)械工業(yè)出版社；、黃俊，《電力電子技術(shù)
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