电力电子课程设计(第七、八、九章)

第七章第七章 比较电路比较电路 本设计中需要比较电路 根据需要 选用了选用滞回比较器 因为具有滞 回特性 即具有惯性特性 有一定的抗干扰能力 其电路图如图 7 1 所示 如图 7 1 所示 滞回比较器引入了正反馈 从集成运放输出端的限幅电路可以看出 u0 Uz 集成运放反相输入端电 压 uN uI 同相输入端电位 Uo U1A MAX407CPA MXM 2 3 48 1 V V OUT R D1 SB10 05 0 Ui Uz 回 Uz 回 3 1回 回 回 回 回 回 R1 R1 0 图 7 1 图 7 2 电压传输特性曲线 uP Z 21 1 U R R R 令 uN uP 求出的 ui 就是阀值电压 因此得出 UT Z 21 1 U R R R 假设 uI UT 那 uN一定大于 uP 因而 u0 UZ 所以 uP UT 只有当输 入电压 uI减小到 UT时 再减小一个无穷小量时 输出电压 u0才会从 UZ跃变 为 UZ 即 u0从 UZ跃变为 UT的阀值电压是不同的电压传输特性如图 7 2 所 示 从电压传输特性曲线上可以看出 当 UT uI UT时 u0 可能是 UZ 也可 能是 UZ 如果 uI 是从小于 UT 的值逐渐增大到 UT uI UT 那么 u0 应为 UZ 如果 uI 是从大于 UT 的值逐渐减小到 UT uI UT 那么 u0 应为 UT 曲线具有方向性 实际上由于集成运放的开环差模增益不是无穷 大 只有当它的差模输入电压足够大时 输入电压 u0才为UZ u0再从 UZ变为 UZ或从 UZ变为 UZ的过程中 随着 uI的变化 将经过线性区 并 需要一定的时间 滞回比较器中引入了正反馈 加 快了 u0的转换速度 为使滞回比较器的电压传输特性曲线向左或向右平移 需将两个阈值电压 叠加两个相同的正电压或负电压 把电阻 R1的接地端接参考电压 UREF 可达 到此目的 图中有同相输入端的电位 uP UREF 21 2 R R R Z 21 1 U R R R 令 uN uP 求出的 uI 就是阈值电压 因此得出 UT1 UREF 21 2 R R R Z 21 1 U R R R UT2 UREF UZ 2R1 R2 R 21 1 R R R 两式中第一项是曲线在横轴左移或右移的距离 改变 UREF极性即可改变曲 线平移的方向 若是电压传输特性曲线上 下平移 则应改变稳压管的稳定电 压 第八章第八章 死区生成电路死区生成电路 为了防止三相桥式电压型逆变主电路中的上下臂直通而造成短路 留一小 段上下臂都施加关断信号的死区时间 所以引入了死区生成电路 其电路图如 图 8 1 所示 IN OUT R1 INV1 INV2 C1 GND 图 8 1 其工作原理如下 本设计的 H 桥功率集成电路的工作电压高达 35V 而且其峰值电流可达到 A 如果 H 桥同臂高低端两个 DMOS 功率器件发生直通 则流过器件的电流将 会非常大 很易使器件烧毁 因此 必须采取措施来防止工作过程中同臂高低 端两个功率器件发生直通 在电路的操作过程中 一般有两种情况会造成功率 器件的直通 1 输入的高 低端两路驱动信号相位不匹配 有同时为高电平的部分 造成被驱动的高端和低端两个功率管在这段时间内同时开启 2 功率器件的关断时间过长 使得高端和低端两个功率器件中 一个器件 还未完全关闭 另一个件就已经开启 因此 电路中首先要消除高低压端两路 信号为高电平的部分 其次要在两路信号间产生一个死区时间 以保证高端和 低端两个功率器件在一个完全关闭后 另一个才开启 我采用了高低端驱动信号死区产生电路 Dead time 来实现这一功能 电 路的主体部分是采用的 RC 延迟结构 如图 3 25 所示 其仿真结果如图 3 26 所示 同臂高低端功率器件开关延迟时间为 0 7us 实现死区产生时间 Dead time 的功能 从图中我们可以看出 啵 ad Ti l t3 t1 tD adTi 正叫 1 1 2 共同组成了控制高低端 根据电容充放电特性 Ucmax 5V t RC eUc 1 不妨令 t 7us 则两边同时取对数 ln5 6 107 1 RC 因此 RC 4 3s 6 10 所以可以取 C 104pF R 41 3K 第九章第九章 驱动电路驱动电路 由于三相桥式电压型逆变电路中采用的 IJBT 管 它在使用的时候需要驱动 电路 才能使 IGBT 管子正常地开通和关断 IGBT 的驱动电路必须具备 2 个功能 一是实现控制电路与被驱动 IGBT 栅 极的电隔离 二是提供合适的栅极驱动脉冲 实现电隔离可采用脉冲变压器 微分变压器及光电耦合器 根据设计要求 采用芯片 M57962L 及其附件组成的驱动电路 其电路图如 图 9 1 所示 SPWM1 VR1 GND1 OVCU C1 1n C1 1n E1 G1 1k 0 C1 1n OCI Vee 24V 1 TLP521 1