【正文】 減少，對(duì)其安全不利，因此在有短路過程的設(shè)備中UGE應(yīng)選得小些，一般選12～15V。⑥驅(qū)動(dòng)電路與控制電路應(yīng)嚴(yán)格隔離。 IGBT過壓的原因及抑制 IGBT關(guān)斷時(shí)，由于主回路電流的急劇變化，主回路的雜散電感引起高壓，產(chǎn)生開關(guān)浪涌電壓，由于此開關(guān)浪涌電壓，關(guān)斷時(shí)的電壓軌跡超過了RBSOA（反向偏置電壓安全動(dòng)作區(qū)域）就會(huì)損壞元件。當(dāng)T1由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，由于主回路的雜散電感，電流Io將通過CsD1流向變壓器原邊，管子兩端的電壓為電容電壓與二極管電壓之和，由于電容器Cs1上的電壓不能突變，所以T1管子兩端電壓將得到抑制。若阻抗很小，會(huì)使電流波動(dòng)，IGBT開通時(shí)的集電極電流初始值將增大，在滿足的前提下，希望選取盡可能大的阻值，選取R=10Ω。電阻要選為無感電阻。這里選擇二極管型號(hào)為MUR8100。在T3由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)， D1不通并承受反壓，Cs1通過R1充電，所充電壓為，其中L1為變壓器的漏感。對(duì)于負(fù)載變化引起的過載，通過閉環(huán)控制，是可以調(diào)節(jié)的。 在主電路所示IGBT的逆變電路中，T1 和T3, T2和T4分別組成一個(gè)橋臂，如果由于故障或誤操作使得同一橋臂上的IGBT同時(shí)導(dǎo)通，即會(huì)產(chǎn)生橋臂短路現(xiàn)象，比如，T1和T3同時(shí)導(dǎo)通即會(huì)由短路電流流過兩個(gè)IGBT，其電流通路如圖所示。 （1）在器件實(shí)效之前完成IGBT的關(guān)斷，對(duì)于IGBT所經(jīng)歷的所有工作狀況，它應(yīng)該是成立的。 （3）由于快開關(guān)的和雜散電感相互作用，開關(guān)電路產(chǎn)生噪聲，以及電路中其它的電磁干擾，故障檢測(cè)應(yīng)有一定的抗干擾能力。（5）不應(yīng)影響IGBT的開關(guān)特性。如何保證系統(tǒng)穩(wěn)定且可靠工作,又使系統(tǒng)的開發(fā)周期短,性價(jià)比高,是一個(gè)需要綜合考慮的問題。鑒于對(duì)電源和驅(qū)動(dòng)的要求,結(jié)合本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇了AGILENT公司的光電耦合驅(qū)動(dòng)器件HCPL316J 設(shè)計(jì)電路及與控制器的接口。下面給出具體設(shè)計(jì)過程及其應(yīng)用?！　　　　　　　　　　　　　　　飧綦x，故障狀態(tài)反饋； 　　　　　　　—“軟”IGBT關(guān)斷； —欠飽和檢測(cè)及帶滯環(huán)欠壓鎖　　　定保護(hù)； 。11正向及反向輸入信號(hào)端,經(jīng)過內(nèi)部光耦隔離放大后輸出端 內(nèi)部邏輯電路結(jié)構(gòu)分析　　　該芯片片內(nèi)分為驅(qū)動(dòng)隔離和保護(hù)隔離兩部分主要功能模塊?；竟ぷ髟砣缦?（1）正常工作時(shí)閾值電壓UVLO點(diǎn)為低電平,DESAT 腳和7 V比較輸出為低電平, E 點(diǎn)信號(hào)隨LED1 變化,FAULT點(diǎn)電位始終為低電平,三級(jí)復(fù)合達(dá)林頓管工作,輸出電壓VOUT=VC。（2）實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能時(shí)① 欠壓保護(hù)當(dāng)Vcc2低于UVLO=12V時(shí),電路中UVLO保護(hù)和DESAT保護(hù)同時(shí)激活,A點(diǎn)為低電位,使輸出一直保持在低電位,封鎖IGBT,以免在過低的柵源電壓下IGBT導(dǎo)通時(shí)燒毀管子。②退飽和故障檢測(cè)保護(hù)當(dāng)IGBT在導(dǎo)通時(shí)發(fā)生過流, VCE急劇升高超過設(shè)定的VCE保護(hù)電壓,DASAT引腳電壓大于7V ,退飽和保護(hù)電路開始工作, FAULT電位鎖定在高電平,A,B點(diǎn)為低電位,三級(jí)復(fù)合達(dá)林頓管和50xDMOS 管被禁止,1*DMOS管激活緩慢降低柵極電壓,當(dāng)柵極電壓低于2V時(shí),50*DMOS 管開通使柵極電壓牢牢夾斷在VEE。這一過程稱為軟關(guān)斷,它能有效降低硬關(guān)斷所引起的對(duì)功率管的損害。該時(shí)間由引腳DESAT充電電流、DESAT閾值電壓與外接DESAT電容的大小決定。如果IGBT開通的瞬間集電極和發(fā)射極短路,軟關(guān)斷電路將在大約后啟動(dòng)。該時(shí)間為設(shè)定的保護(hù)盲區(qū),能有效防止IGBT 在工作中瞬時(shí)短時(shí)間過流而使保護(hù)動(dòng)作。,所以。值太大管子發(fā)熱嚴(yán)重,保護(hù)起不到作用, 過小會(huì)引起保護(hù)頻繁動(dòng)作,不利于系統(tǒng)穩(wěn)定工作。 HCPL316J 是一種簡(jiǎn)單的智能型驅(qū)動(dòng)器芯片。IGBT柵極最大驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)2. 5 A ,最大驅(qū)動(dòng)電流= 150 A , =1 200 V ,最大開關(guān)速度為500 ns ,較寬的工作電壓范圍為15～30 V。IGBT正向?qū)〞r(shí)的柵源電壓為；反向截止時(shí)的為。為了提高故障信號(hào)的抗干擾能力,在引腳接一個(gè)上拉電阻和。R2的作用是限制芯片在腳上的外抽電流，它與，構(gòu)成IGBT集電極短路保護(hù)電路。正向電壓為18V，反向關(guān)斷電壓為－5V，芯片驅(qū)動(dòng)電壓為5V。為了防止同一橋臂的上、下管同時(shí)導(dǎo)通而引起IGBT 直通燒毀，在硬件電路上采用了一端為控制信號(hào)另一端接地的方式。用戶能夠靈活設(shè)計(jì)HCPL316J驅(qū)動(dòng)電路和控制電路之間的接口。復(fù)位信號(hào)可采用局部復(fù)位、全局復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位方式。故障檢測(cè)信號(hào)與復(fù)位信號(hào)一樣，以總線方式聯(lián)接在一起送進(jìn)控制器中。用555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路檢測(cè)FAULT信號(hào)，如果有故障，則封鎖PWM輸出。在接口電路設(shè)計(jì)中應(yīng)注意: ①要求驅(qū)動(dòng)芯片的供電電壓比較穩(wěn)定，否則會(huì)損壞芯片； ②該芯片的控制功率電源較多，而且還有部分高壓信號(hào)與其相連，因此在布線制板時(shí)一定要考慮電源之間的間距和芯片輸出到IGBT之間的距離；③為了提高系統(tǒng)的抗共模干擾能力，可以在控制器和驅(qū)動(dòng)電路之間加光耦。這種方法明顯不行。如果采用單一電源，各個(gè)部分很可能造成干擾，系統(tǒng)無法正確工作，還可能因?yàn)樨?fù)載過大，電源無法提供足夠的工作電流。方案2：采用雙電源，即電源負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路等強(qiáng)電部分用一個(gè)電源，模擬電路、數(shù)字電路等弱電部分用一個(gè)電源。方案3：采用多電源供電方式，即對(duì)數(shù)字電路、模擬電路、驅(qū)動(dòng)電路分別供電，這種方案即降低了系統(tǒng)各個(gè)模塊間的干擾，還保證了電源能為各部分提供足夠的工作電流，提高系統(tǒng)的可靠性。 三端固定穩(wěn)壓器三端固定穩(wěn)壓器CW78與LM317不一樣，為固定式三端穩(wěn)壓器，它只能輸出一個(gè)穩(wěn)定電壓。、最好采用漏電流小的鉭電容， ，如采用電解電容，則電容量要比圖中數(shù)值增加10倍。從圖可見，穩(wěn)壓電源由變壓器、二極管整流橋、濾波器和集成穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)組成。 +15伏穩(wěn)壓電壓電源 177。5伏雙路穩(wěn)壓電源 177。12V輸出的直流穩(wěn)壓電源一樣，也是由變壓器、二極管整流橋、濾波器和集成穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)組成。5伏的單路直流穩(wěn)壓電源，供給HCPL316J芯片工作。12伏雙路穩(wěn)壓電源（1）使用中應(yīng)注意：①整流橋輸出地端應(yīng)接在大電解電容上，以利于降噪。二極管選用IN4004,以便在出現(xiàn)反向電壓時(shí)可以迅速導(dǎo)通，保護(hù)三端穩(wěn)壓模塊7812。 元器件選擇及參數(shù)計(jì)算（1）三端穩(wěn)壓器集成穩(wěn)壓器的輸出電壓 Vo應(yīng)與穩(wěn)壓電源要求的輸出電壓的大小及范圍相同。根據(jù)電路中所需要的電源，選擇7807817817817907912分別輸出+5V、+15V、+18V、+12V、－5V和12V，其輸出電壓和輸出電流均滿足指標(biāo)要求。（3）變壓器二次側(cè)電壓有效值和輸入電壓這兩個(gè)值的取定決定了相關(guān)元器件及參數(shù)的選擇。假設(shè)+5V的輸入為V11，輸出為Vo1；+18V的輸入為V12，輸出為Vo2；+12V的輸入為V14,輸出為Vo4；5V的輸入為V13,輸出為Vo3，12V的輸入為V14， 輸出為Vo4，而它們所對(duì)應(yīng)的變壓器二次側(cè)電壓有效值分別為V2V2V2V24，V25則有，V11=8V，V12=21V，V13=15V，考慮電網(wǎng)電壓10%的波動(dòng)，最終可取V11=9V，V12=，V13=。（4）濾波電容由式Ro CL≥(3～5)T/2可暫定Ro CL =5/2T,則CL=5T/2Ro,式中，Ro為CL右邊的等效電阻，應(yīng)取最小值，T為市電交流電源的周期，T=20ms，取 =1A，因此幾個(gè)電源的Ro分別為，Ro1min=V11/Iomax=10V/1A=11Ω，所以取C1=5T/2Ro1min=5201000/(211)≈4545μF,同理有，Ro2min=20V/1A=22Ω，C4=5201000/(222)≈2273μF，Ro4min=18V/1A=18Ω，C10=5201000/(218)≈2778μF可見，濾波電容容量較大，應(yīng)選電解電容。（5）整流二極管整流二極管的參數(shù)應(yīng)滿足最大整流電流IFIo max (暫定)；最大反向電壓VRV2，其中V2為變壓器二次側(cè)電壓有效值。（6）變壓器由V2V2V2V24值選變壓器繞組輸出電壓為10V、20V、15V、18V。7 硬件調(diào)試調(diào)試是指調(diào)整與測(cè)試。在進(jìn)行調(diào)試之前，應(yīng)明確調(diào)試目標(biāo)，知道調(diào)試步驟、調(diào)測(cè)方法和所用儀器等。
先將中頻感應(yīng)加熱電源整個(gè)系統(tǒng)按功能分成三個(gè)功能模塊，對(duì)控制電路、單相橋式IGBT逆變電路以及反饋回路模塊進(jìn)行安裝和調(diào)試，在此基礎(chǔ)上擴(kuò)大安裝和調(diào)試的范圍，最后完成整機(jī)的安裝和調(diào)試。接著檢查各個(gè)元件引腳的連接是否與原理圖相符，這一點(diǎn)非常重要，如果芯片引腳（特別是HCPL316J和SG3525A）連接錯(cuò)誤，芯片就不能正常工作，有時(shí)甚至燒毀芯片。 其次仔細(xì)檢查有無虛焊，有無短路或斷路，確保無誤后，再對(duì)各個(gè)模塊電路分別進(jìn)行調(diào)試。注意，在接通電源后不要急于測(cè)量，首先要觀察整個(gè)電路有無異常現(xiàn)象發(fā)生（包括有無冒煙，是否有異常氣味，是否有異聲，芯片是否發(fā)燙，電源是否有短路或開路等現(xiàn)象）。
(3)功能模塊調(diào)試
根據(jù)各個(gè)模塊的功能，對(duì)其進(jìn)行調(diào)試。這樣可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)器件是否已經(jīng)損壞和處于臨界狀態(tài)。調(diào)試控制電路時(shí)，需要強(qiáng)調(diào)的是在安裝電位器PR2之前，要先將其調(diào)整到設(shè)計(jì)值，否則電路可能不起振。對(duì)于驅(qū)動(dòng)電路，要驗(yàn)證其故障信號(hào)復(fù)位功能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可以人為給定一模擬故障信號(hào)去測(cè)試。將靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試的結(jié)果與設(shè)計(jì)的指標(biāo)相比較，通過深入地分析提出了合理的修正。8 結(jié)論畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的主要工作是感應(yīng)加熱電源的硬件制作。在設(shè)計(jì)方案中，結(jié)合SG3525A功能特點(diǎn)及其控制特性，以SG3525A作為PWM控制的核心，HCPL316J作為IGBT的驅(qū)動(dòng)，用串聯(lián)諧振來設(shè)計(jì)感應(yīng)加熱電源。結(jié)果表明，制作的感應(yīng)加熱電源雖然沒有做反饋部分，受系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，給調(diào)試帶來了很大的阻礙，所設(shè)計(jì)的電路能完成基本的測(cè)試功能。實(shí)驗(yàn)線路的調(diào)功方式采用限壓(限流)單閉環(huán)控制方式，不能克服電網(wǎng)波動(dòng)和負(fù)載擾動(dòng)的影響。因此系統(tǒng)控制部分還有許多問題并未具體實(shí)現(xiàn) 致 謝在本文即將結(jié)束之際，我要由衷地感謝在我畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，乃至本科四年學(xué)習(xí)生活中幫助過我的師長(zhǎng)與同學(xué)。本論文的選題、研究?jī)?nèi)容、研究方法及論文的形成是在導(dǎo)師何少佳老師支持、鼓勵(lì)和悉心指導(dǎo)下完成的，他是我獲得深思熟慮的意見和概念清晰的見解的來源，他不惜花費(fèi)自己時(shí)間對(duì)本論文提出許多意見和建議，既激發(fā)了我的靈感，又給了我持久不斷的鼓勵(lì)。本次論文與設(shè)計(jì)的完成對(duì)我是一個(gè)巨大的激勵(lì)，使我在學(xué)術(shù)研究方面充滿信心，更為我在今后的學(xué)習(xí)與工作中提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。感謝院領(lǐng)導(dǎo)及各位老師在學(xué)習(xí)期間給予我的幫助。并以此文獻(xiàn)給所有關(guān)心與幫助過我的親人們、老師們和朋友們！參考文獻(xiàn)[1] 王水平. 開關(guān)穩(wěn)壓電源—原理、設(shè)計(jì)與實(shí)用電路[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1999.[2] 王 聰. 軟開關(guān)功率變換器及其應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，[3] 劉勝利. 現(xiàn)代高頻開關(guān)電源實(shí)用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001.[4] 張占松. 電路和系統(tǒng)的仿真實(shí)踐[M].北京：科學(xué)出版社，2000.[5] 賈新章. OrCAD/Pspice 9實(shí)用教程[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003.[6] 林渭勛. 現(xiàn)代電力電子電路[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2002.[7] [M].北京：中國(guó)電力出版社，2004.[8] 倪海東，[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[9] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[10] [M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，[11] [D].西安：西安理工大學(xué)，2004.