电力电子技术课程设计报告-降压斩波电路的设计

电力电子技术课程设计报告-降压斩波电路的设计内容摘要：

为电压反馈控制模式原理 图，转换器输出电压 VOUT 的采样信号 VFB 与基准电压 VREF 比较，比较输出信号经反相器反向， D 触发器整形，然后和振荡器与输出控制开关管。 当输出电压超出预定值，则反馈控制信号为低电平，低电平 D 触发输出将振荡器的脉冲信号与为 0，控制开关管持续关断，从而降低出出端电压。 同理，当输出端电压低于预定值时，翻开控制信号使开关管持续不断导通，从而增加输出端电压。 这就是电压反馈控制机理，只需要一个反馈信号 VFB，就可以实现整个电路的负反馈而维持输出恒定。 （ 3） PFM 控制模式 PWM 调制方式是将脉冲宽度固定 ，通过改变开关频率来调节占空比的。 在电路设计上要用固定脉宽发生器来代替脉宽调制器中的锯齿波发生器，并利用电压 /频率转换器 (比如，压控振荡器 VCO)改变频率。 即通过负载端反馈信号与基准信号进行比较，输出误差信号对工作频率进行调节，然后输出恒宽变频的方波信号去控制功率开关管。 依据负载状况实时调节开关管的导通时间，从而稳定输出电压。 其调制原理如图 8 所示，工作波形如图 9 所示。 8 总的说来， PFM 控制方式是开关电源中使用已经比较普遍，具有以下优点 :在负载较轻情况下效率很高，工作频率高，频率特性好，电压调整率高，适用于 电流或者电压控制模式。 同时，也存在以下缺点 :负载调整范围窄，滤波成本高。 图 8 调制原理 图 9 工作波形 （ 4） PSM 控制模式 PSM ( PulseSkippingModulation)调制方式是开关电源中一种新的控制方式，称为脉冲跨周期调制。 将负载端电压反馈信号与基准电压比较转换为数字电平，在时钟上升沿检测该反馈信号电平决定是否在该时钟周期内工作，调节开关管的导通时间，从而稳定输出电压。 其调制原理如图 10 所示，工作波形如图 11 所示。 当反馈采样信号 Vfb 大于基准电压 Vref 时，比较器 输出低电平，然后经过 D 触发器的整形和同步，在时钟的上升沿将振荡器的脉冲信号跨过 (与门的作用 )，调节开关管关断，从而降低输出端电压。 当反馈采样信号 VF13 小于基准电压 Vref 时，比较器输出高电平，然后经过 D 触发器的整形和同步，在时钟的上升沿将振荡器的脉冲信号送出 (与门的 9 作用 )，调节开关管持续导通与关断，从而提高输出端电压。 图 10 调制原理 图 图 11 工作波形 （ 1）脉冲产生电路 工作原理：当接通电源以后，因为电容上的初始电压为零，所以输出为高电平，并开始经电阻 R1 向电容 C1 充电。 当充到输入电压为触发器的正门限电压时，输出跳变为低电平，电容又经电阻 R2 开始放电。 当放电至触发器的负门限电压时，输出电位又跳变为高电平，电容 C1 重新开始充电。 如此周而复始，电路不停的振荡。 通过调节电阻，电容的值可以改变振荡周期。 同时可以改变 R1 和 R2 的比值来改变占空比。 电路如下所示： 10 图 12 电路图 图 13 波形图 （ 2）放大驱动电路 采用达林顿管进行放大。 （ 3）信号隔离 采用光耦 TLP5211进行电器隔离。 （ 1） 过电压保护 所谓过电压保护，即指流过 IGBT 两端的电压值超过 IGBT 在正常工作时所能承受的最大峰值电压 Um 都称为过电压。 产 生过电压的原因一般由静电感应、雷击或突然切断电感回路电流时电磁感 应所引起。 其中，对雷击产生的过电压，需在变压器的初级侧接上避雷器，以保护变压器本身的安全；而对突然切断电感回路电流时电磁感应所引起的过电压，一般发生在交流侧、直流侧和器件上，因而，下面介绍直流斩波电路主电路的过电压保护方法。 电路如下 图 14 所示： 11 图 14 保护电路 （ 2） 过电流保护 所谓过电流保护，即指流过 IGBT 的电压值超过 IGBT 在正常工作时所能承受的最大峰值 Im都称为过电流。 这里采用图 15 所示的电路 图 15 过电流保护 （ 3） .IGBT 的保护 a. 静电保护 12 IGBT 的输入级为 MOSFET，所以 IGBT 也存在静电击穿的问题。 防静电保护极为必要。 在静电较强的场合， MOSFET 容易静电击穿，造成栅源短路。 采用以下方法进行保护：应存放在防静电包装袋、导电材料包装袋或金属容器中。 取用器件时，应拿器件管壳，而不要拿引线。 工作台和烙铁都必须良好接地，焊接时电烙铁功率 应不超过 25W，最好使用 12V～ 24V 的低电压烙铁，且前端作为接地点，先焊栅极，后焊漏极与源极。 在测试 MOSFET 时，测量仪器和工作台都必须良好接地， MOSFET 的三个电极未全部接入测试仪器或电路前，不要施加电压，改换测试范围。