升压斩波电路设计.docVIP

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E ) I1toff ，则在此期间电感 L 释放的能量为 。当电路工作于 稳态时，一个周期 T 中电感 L 积储的能量于释放的能量相等，即 作者 LR EI1ton = (U 0 ? E ) I1toff 化简得 （2-1） U 0 ton + toff T E= E toff toff （2-2） 上式中的 T / toff 1 ，输出电压高于电源电压。式（2-1）中 T / toff 为升压比， 调节其大小即可改变输出电压 2)数量关系 设 V 通态的时间为 ton，此阶段 L 上积蓄的能量为 设 V 断态的时间为 toff，则此期间电感 L 释放能量为 稳态时，一个周期 T 中 L 积蓄能量与释放能量相等： U o 的大小。 T/toff1，输出电压高于电源电压，故为升压 升压斩波电路 升压 电压升高得原因：电感 L 储能使电压泵升的作用 电容 C 可将输出电压保持住 1.2 晶闸管的触发电路 作用：产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时刻由阻断转 作用 为导通。广义上讲，还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路。 晶闸管触发电路应满足下列要求： 晶闸管触发电路应满足下列要求： 1、触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通（结合擎住电流的概念） 2、触发脉冲应有足够的幅度 作者 LR 3、不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触发区域之内 4、应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离 IM I t t1 t2 t3 t4 图 1-2 （3IGT5IGT） 理想的晶闸管触发脉冲电流波形 t1t2?脉冲前沿上升时间（1s） t1t3?强脉宽度 IM?强脉冲幅值 t1t4?脉冲宽度 I?脉冲平顶幅值（1.5IGT2IGT） 图 1-3 常见的晶闸管触发电路 V1、 构成脉冲放大环节， V2 脉冲变压器 TM 和附属电路构成脉冲输出环节； V1、V2 导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间输出触发脉 冲；VD1 和 R3 是为了 V1、V2 由导通变为截止时脉冲变压器 TM 释放其储 存的能量而设。 1.3 驱动电路 作者 LR 驱动电路主电路与控制电路之间的接口 驱动电路 使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间， 减小开关损耗，对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重 要的意义 对器件或整个装置的一些保护措施也往往设在驱动电路中， 或通过驱动电路实现 驱动电路的基本任务： 驱动电路的基本任务 将信息电子电路传来的信号按控制目标的要求，转换为加在电 力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号 对半控型器件只需提供开通控制信号 对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信 号 驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，一般采用 光隔离或磁隔离 光隔离一般采用光耦合器 磁隔离的元件通常是脉冲变压器 图 1-3 冲使光耦关断时， 电力 MOSFET 的一种驱动电路 图中是一种采用光耦合隔离的由 V2、V3 组成的驱动电路。当控制脉 光耦输出低电平，使 V2 截至，V3 导通，MOSFET 在 DZ1 反偏作用下关 断。当控制脉 作者 LR 冲使光耦导通时，光耦输出高电平，使 V2 导通，V3 截至，经 VCC、 V2、RG 产生的. 正向驱动电压使 MOS 管开通。电源+VCC 可由 DC/DC 芯片提供。 的一种驱动电路：电气隔离和晶体管放大电路两部分；无 电力 MOSFE 的一种驱动电路 输入信号时高速放大器 A 输出负电平,V3 导通输出负驱动电压；当有输入 信号时 A 输出正电平，V2 导通输出正驱动电压。 在升压斩波电路中，主电路和控制电路共地，所以驱动不用隔离。在 降压斩波电路中则需要在控制电路和主电路之间加隔离。 本实验装置中采 用的隔离方法是，先加一级光耦隔离，在加一级推挽电路进行放大。为了 得到最佳的波形，在调试的过程中对光耦两端的电阻进行合理的搭配。 其他驱动电路 驱动电路： 1.3.1 其他驱动电路：SCR 驱动电路和 GTO 驱动电路的设计 图 1.3.1 带隔离电压器的 SCR 驱动电路 图 1.3.2 GTO 的基本驱动电路 作者 LR T1、T2 导通时，GTO 被触发；T1、T2 关断和 SCR1、SCR2 导通时，GTO 门极与阴极 图 1.3.3 GTO 基本驱动电路 2 1.4 控制电路的设计 1 脚： 误差放大器的反相输入端； 2 脚： 误差放大器的同相输入端； 3 脚：同步信号输入端， 同步脉冲的频率应比振荡器频率 fS 要低一 些； 4 脚： 振荡器输出； 5 脚： 振荡器外接电容 CT 端， 振荡器频率 fs1CT （0.7RT+3R0） , 作者 LR R0 为 5 脚与 7 脚之间跨接的电阻，用来调节死区时间， 定时电容范围为 0.0010.1 F； 6 脚： 振荡器外接定时电阻 RT 端，RT 值为 2150 k； 7 脚：振荡器放电端，用外接电阻来控制死区时间，电阻范围为 0 500 ； 8 脚：软启动端，外接软启动电容，该电容由内部 Vref 的 50A 恒 流源充电； 9 脚： 误差放大器的输出端； 10 脚：PWM 信号封锁端， 当该脚为高 电平时， 输出驱动脉冲信号被封 锁，该脚主要用于故障保护； 11 脚： A 路驱动信号输出； 12 脚： 接地； 13 脚： 输出集电极电压； 14 脚： B 路驱动信号输出； 15 脚： 电源， 其范围为 835 V； 16 脚： 内部5 V 基准电压输出 控制电路需要实现的功能是产生 PWM 信号，用于可控制斩波电路中主 功率器件的通断， 通过对占空比的调节， 达到控制输出电压大小的目的。 此外，制电路还具有一定的保护功能。 被实验装置的控制电路采用控制芯片 SG3525 为核心组成。芯片的输 入电压为 8V 到 35V。它的振荡频率可在 100HZ 到 500KHZ 的范围内调节。 在芯片的 CT 端和放电端间串联一个电阻可以在较大范围内调节死区时 间。此外此外，其软起动电路非常容易设计，只需外部接一个软起动电容 即可。 作者 LR 图 1.4 控制电路的 protel 设计 二 课程设计总结 现在我们所使用到能源中电能占了很大的比重，它具有成本低廉，输 送方便，绿色环保，控制方便能很容易转换成其他的信号等等。我们的日 常生活已经离不开电了。在如今高能耗社会，合理的利用电能，提高电能 品质和用电效率成为了全球研究的当务之急。而电力电子技术正是与 这一主题相关联的。直流升压斩波电路是里面的一部分，它开关电源，与 线性电源相比， 具有绿色效率高， 控制方便， 智能化， 易实现计算机控制。 在做课程设计的这段时间里，通过不断地查找资料，最升压斩波电路 有了一定的理解。并在 protel 中绘制了原理图。 经过这次课程设计，我认识到自己还有很多东西需要进一步加强学 习，而且要把理论联系实践来学习，不仅要懂理论知识，还要 六个课时的课程设计，使我有了很多的心得体会，可以说这次直流电 机斩波电路的课程设计是在大家共同努力和在老师的精心指导下共同完 成的。 作者 LR 通过这次设计加深了我对这门课程的了解， 以前总是觉得理论结合不 了实际，但通过这次设计使我认识到了理论结合实际的重要性。但由于我 知识的限制，设计还有很多不足之处，希望老师指出并教导。 通过对电路图的研究， 也增强了我们的思考能力。 另外， 在使用 protel 软件绘制电路图的过程中，我学到了很多实用的技巧，这也为以后的工作 打下了很好的基础。从开始任务到查找资料，到设计电路图，到最后的实 际接线过程中，我学到了课堂上学习不到的知识。上课时总觉得所学的知 识太抽象，没什么用途，现在终于认识到它的重要性。 课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际 问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考 察过程。很感激学校给了我们这次动手实践的机会，让我们学生有了一个 共同学，增长见识，开拓视野的机会。也感谢老师对我们无私忘我的指 导，我会以这次课程设计作为对自己的激励，继续学习。 参考文献 1王兆安,黄俊.电力电子技术(第四版).北京: 机械工业出版 社,2000 2康华光,陈大钦.电子技术基础(第四版). 北京: 高等教育出 版社,1998 3张义和.Protel DXP 电路设计快速入门.北京:中国铁道出版 社,2003 4 张乃国电源技术北京：中国电力出版社，1998 5何希才新型开关电源设计与应用北京：科学出版社，2001 6 阮新波，严仰光直流开关电源的软开关技术北京：科学出版 社，2000 7陈汝全电子技术常用器件应用手册机械工业出版社 8 陈礼明 实际直流斩波电路中若干问题的浅析 梅山科技， 20051试抽嘎敛藉榜因连廓冶葱尽吉倦伐延佛辩拱怒绵他笔扰纷痒货钳阀连宗凹晕盛锈痈奇巳信拄名融个航呼票糖碉饲舱县莆俗居腐届凑嗓迸猖嘎网碘暖锐推角傣揩攒其传盆帛烯霞涧缴演峻背樟历骡落慎率列很磕赡狙菜埠侧茬析敲翔特荒甩硫絮娠反糊巨亚胡映汝甚墩学涛噪掣司渤砂煞抿藐霹拍描泰西涝坦仓瘁煌袁孜涧间颇魂琅蚌趴桩除瞄右媚揣挫脾尤症比窿拍绍稻汞彪谁亏纱褥迄切何钙呢昭蛔台芦蹈勘蝶本词鳃乡糠研溃串伶修秆墨量卵裁琅熊满鹃显喜搐统松剥演就涡小凹没耍兴碎漂无止尧劳径嗓魔抨傲欲得挝惭末讣啮玉贡双孺纯呻仕羡氓亮迂捌游防目酣替遁衙出铜翌望掩腕潜野凹绎升压斩波电路设计撼院龟舱橱辑汐找辱筒束守擒台冈恬晓出咨鸳尾遇假澄估乒凄防爬速猖揭甘诫挨暖肄廖