電力電子課程設(shè)計(jì)論文

1、電力電子變流技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告直流降壓斬波電路的設(shè)計(jì)姓 名 學(xué) 號(hào) 年 級(jí) 2012級(jí) 專 業(yè) 自動(dòng)化 學(xué) 院 電子信息工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 聶茹 2014年 10月05日一、 設(shè)計(jì)目的直流斬波器(DC Chopper)又稱為截波器，它是將電壓值固定的直流電，轉(zhuǎn)換為電壓值可變的直流電源裝置，是一種直流對(duì)直流的轉(zhuǎn)換器(DC/DC Converter)已被被廣泛使用，如直流電機(jī)之速度控制、交換式電源供應(yīng)器(Switching-Power-Supply)等。直流斬波是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為DC/DC變換。 斬波電路有三種控制方式：保持開關(guān)周期T不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間ton，稱為脈沖

2、寬度調(diào)制或脈沖調(diào)寬型；保持導(dǎo)通時(shí)間不變，改變開關(guān)周期T，成為頻率調(diào)制或調(diào)頻型；導(dǎo)通時(shí)間和周期T都可調(diào)，是占空比改變，稱為混合型。一般是指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟姷那闆r，不包括直流交流直流的情況，其中IGBT降壓斬波電路就是直流斬波中最基本的一種電路，是用IGBT作為全控器件的降壓斬波電路，用于直流到直流的降壓變換。IGBT是MOSFET與GTR的復(fù)合器件，它既是MOSFET易驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，輸入阻抗高，又具有功率晶體管電壓、電流容量大等優(yōu)點(diǎn)。通過直流降壓斬波電路的設(shè)計(jì)我們需要做到以下四點(diǎn)：（1） 掌握直流降壓斬波電路的工作原理，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，進(jìn)行直流降壓斬波電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。（2） 了解

3、和熟悉直流降壓斬波電路拓?fù)?、控制方法。?） 理解和掌握直流降壓斬波電路及系統(tǒng)的主電路、控制電路和保護(hù)電路的設(shè)計(jì)方法，掌握元器件的選擇和參數(shù)計(jì)算方法。（4） 具有一定的電力電子電路及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和調(diào)試的能力。二、 設(shè)計(jì)任務(wù)2.1設(shè)計(jì)的任務(wù)（1）輸入直流電壓為100V；輸出電壓范圍為50V80V（2）最大輸出電流：5A；開關(guān)頻率40KHz（3）L=1mH2.2設(shè)計(jì)指標(biāo)內(nèi)容及要求，應(yīng)完成的工作（1）明確設(shè)計(jì)任務(wù)，對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行具體分析，充分了解系統(tǒng)性能、指標(biāo)內(nèi)容及要求。（2）制定設(shè)計(jì)方案。（3）進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，包括：?jiǎn)卧娐返脑O(shè)計(jì)；參數(shù)計(jì)算；器件選擇；繪制電路原理圖。（4）利用MATLAB仿真軟件對(duì)電路

4、進(jìn)行仿真建模，并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)與調(diào)試，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析（5）撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告說明書三、 設(shè)計(jì)方案選擇及論證在實(shí)際應(yīng)用中，電子電路的設(shè)計(jì)一般由控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路等組成整個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)。一般當(dāng)控制電路產(chǎn)生的控制信號(hào)足夠驅(qū)動(dòng)是就不需要驅(qū)動(dòng)電路，如果控制電路產(chǎn)生的控制信號(hào)是微信號(hào)等不夠驅(qū)動(dòng)主電路是就要加驅(qū)動(dòng)電路。為了防止電路受到?jīng)_擊等影響，經(jīng)常需要加保護(hù)電路。根據(jù)直流降壓斬波電路設(shè)計(jì)任務(wù)要求，設(shè)計(jì)方案中需進(jìn)行選擇的主要是控制電路方案和驅(qū)動(dòng)電路方案。3.1控制電路方案選擇通過控制電路產(chǎn)生的控制信號(hào)，能讓斬波電路中的主功率器件開通或關(guān)斷，斬波電路有三種控制方式：1.保持開關(guān)周期T不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間

5、ton，稱為脈沖寬度調(diào)制或脈沖調(diào)寬型；2.保持導(dǎo)通時(shí)間不變，改變開關(guān)周期T，成為頻率調(diào)制或調(diào)頻型；3.導(dǎo)通時(shí)間和周期T都可調(diào)，是占空比改變，稱為混合型。通過這三種方法，能夠調(diào)節(jié)電壓的大小。在斬波電路的設(shè)計(jì)中，PWM的控制方式非常廣泛，在本設(shè)計(jì)中，將采用PWM方式控制IGBT器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而將輸入的電壓的一部分波形“去掉”，從而降低最終的輸出電壓。當(dāng)PWM占空比越小時(shí)，輸出電壓就越小。這種方法就是對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)整，改變脈沖的占空比控制所需的電壓。在控制電路中，可以使用很多種方法產(chǎn)生PWM波，考慮了幾種比如說常用的TL494、SG3524、SG3525等芯片。本設(shè)計(jì)決定使用SG3525芯片

6、設(shè)計(jì)控制電路產(chǎn)生PWM波來控制IGBT的通斷，它是一款專用的PWM控制集成電路芯片，它采用恒頻調(diào)寬控制方案，內(nèi)部包括精密基準(zhǔn)源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和保護(hù)電路等。其11和14腳輸出兩個(gè)等幅、等頻、相位互補(bǔ)、占空比可調(diào)的PWM信號(hào)。腳6、腳7 內(nèi)有一個(gè)雙門限比較器，內(nèi)設(shè)電容充放電電路，加上外接的電阻電容電路共同構(gòu)成SG3525 的振蕩器。振蕩器還設(shè)有外同步輸入端(腳3)。腳1 及腳2 分別為芯片內(nèi)部誤差放大器的反相輸入端、同相輸入端。該放大器是一個(gè)兩級(jí)差分放大器。根據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性要求，在誤差放大器的輸出腳9和腳1之間一般要添加適當(dāng)?shù)姆答佈a(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，另外當(dāng)10腳的電壓為高

7、電平時(shí)，11和14腳的電壓變?yōu)?0輸出。SG3525在SG3524的基礎(chǔ)上，主要作了以下改進(jìn)：1）增設(shè)欠壓鎖定電路 電路主要作用是當(dāng)IC輸入電壓<8V時(shí)，集成塊內(nèi)部電路鎖定，停止工作（基準(zhǔn)源及必要電路除外），使之消耗電流降至很?。s2mA）。2）有軟起動(dòng)電路 比較器的反相端即軟起動(dòng)控制端腳8可外接軟起動(dòng)電容。該電容由內(nèi)部5V基準(zhǔn)參考電壓的50A恒流源充電，使占空比由小到大（50）變化。3）比較器有兩個(gè)反相輸入端 SG3524的誤差放大器、電流控制器和關(guān)閉控制3個(gè)信號(hào)共用一個(gè)反相輸入端，現(xiàn)改為增加一個(gè)反相輸入端，誤差放大器與關(guān)閉電路各自送至比較器的反相端。這樣，便避免了彼此相互影響，有利于

8、誤差放大器和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)工作精度的提高。4）增加PWM鎖存器使關(guān)閉作用更可靠 比較器（脈沖寬度調(diào)制）輸出送到PWM鎖存器，鎖存器由關(guān)閉電路置位，由振蕩器輸出時(shí)間脈沖復(fù)位。這樣，當(dāng)關(guān)閉電路動(dòng)作，即使過電流信號(hào)立即消失，鎖存器也可維持一個(gè)周期的關(guān)閉控制，直到下一個(gè)周期時(shí)鐘信號(hào)使鎖存器復(fù)位為止。5）振蕩器作了較大改進(jìn) SG3524中的振蕩器只有CT及RT兩引腳，充電和放電回路是相同的。SG3525的振蕩器，除了CT及RT引腳外，增加了放電引腳7、同步引腳3。RT阻值決定對(duì)CT充電的內(nèi)部恒流值，CT的放電則由腳5及腳7之間外接的電阻值RD決定。把充電和放電回路分開，有利于通過RD來調(diào)節(jié)死區(qū)的時(shí)間，這是重大

9、的改進(jìn)。在SG3525中增加了同步引腳3專為外同步用，為多個(gè)SG3525的聯(lián)用提供了方便。6）輸出級(jí)作了結(jié)構(gòu)性改進(jìn) 電路結(jié)構(gòu)改為確保其輸出電平處于高電平，或低電平狀態(tài)。另外，為了適應(yīng)驅(qū)動(dòng)MOSFET的需要，末級(jí)采用了推挽式電路，使關(guān)斷速度更快。SG3525增加的工作性能在實(shí)際應(yīng)用中具有重要意義。例如，腳8增加的軟起動(dòng)功能，避免了開關(guān)電源在開機(jī)瞬間的電流沖擊，可能造成的末級(jí)功率開關(guān)管的損壞?？刂齐娐肥情_關(guān)電源的核心部分，控制環(huán)節(jié)的好壞直接影響電路的整體性能，電路中以SG3525芯片為核心的控制電路，采用恒頻脈寬調(diào)制控制方式。誤差放大器的輸入信號(hào)是電壓反饋信號(hào),是由輸出電壓經(jīng)分壓電路獲取,與普通誤

10、差放大器的接法不同的是該電壓反饋接成射極跟隨器形式，反饋信號(hào)比較精確，因而可以精確地制占空比調(diào)節(jié)輸出電壓，提高了穩(wěn)壓精度。圖（3-1）SG3525的引腳圖（3-2）SG3525內(nèi)部框圖 3.2驅(qū)動(dòng)電路方案選擇SG3525的輸出級(jí)采用推挽電路，雙通道輸出，每一通道的驅(qū)動(dòng)電流最大值達(dá)500mA，能夠直接驅(qū)動(dòng)功率GTR和功率MOSFET，但是難以以直接驅(qū)動(dòng)IGBT。所以需要加信號(hào)放大電路?？刂齐娐肥请娫措娐分泄ぷ麟妷鹤畹偷牡胤?，在主電路中的正常和非正常電壓或電流都可能破壞控制電路。在控制電路中要作好過電壓、過電流和電壓尖峰三種情況的防護(hù)，保護(hù)控制電路不受損壞。所以控制電路的保護(hù)和其與主電路的隔離至關(guān)

11、重要，采用外加驅(qū)動(dòng)隔離電路，增強(qiáng)了驅(qū)動(dòng)能力和電源的可靠性，使得系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定的運(yùn)行，輸出穩(wěn)定的電壓。具體來講IGBT的驅(qū)動(dòng)要求有一下幾點(diǎn)：1）動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，能為IGBT柵極提供具有陡峭前后沿的驅(qū)動(dòng)脈沖。否則IGBT會(huì)在開通及關(guān)延時(shí)，同時(shí)要保證當(dāng)IGBT損壞時(shí)驅(qū)動(dòng)電路中的其他元件不會(huì)被損壞。2）能向 IGBT提供適當(dāng)?shù)恼蚝头聪驏艍海话闳?15 V左右的正向柵壓比較恰當(dāng)，取-5V反向柵壓能讓IGBT可靠截止。3）具有柵壓限幅電路，保護(hù)柵極不被擊穿。IGBT柵極極限電壓一般為土20 V，驅(qū)動(dòng)信號(hào)超出此范圍可能破壞柵極。4）當(dāng) IGBT處于負(fù)載短路或過流狀態(tài)時(shí)，能在IGBT允許時(shí)間內(nèi)通過逐漸降

12、低柵壓自動(dòng)抑制故障電流，實(shí)現(xiàn)IGBT的軟關(guān)斷。驅(qū)動(dòng)電路的軟關(guān)斷過程不應(yīng)隨輸入信號(hào)的消失而受到影響。針對(duì)以上幾個(gè)要求，對(duì)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行以下設(shè)計(jì)。針對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的隔離方式，有以下2種驅(qū)動(dòng)電路，下面對(duì)其進(jìn)行比較選擇。方案1：采用光電耦合式驅(qū)動(dòng)電路，該電路雙側(cè)都有源。其提供的脈沖寬度不受限制，較易檢測(cè)IGBT的電壓和電流的狀態(tài)，對(duì)外送出過流信號(hào)。另外它使用比較方便，穩(wěn)定性比較好。但是它需要較多的工作電源，其對(duì)脈沖信號(hào)有1us的時(shí)間滯后，不適應(yīng)于某些要求比較高的場(chǎng)合。方案2：采用變壓器耦合驅(qū)動(dòng)器，其輸入輸出耐壓高，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，延遲小。但是它不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)過流保護(hù)，不能實(shí)現(xiàn)任意脈寬輸出，而且其對(duì)變壓器的繞制要

13、求嚴(yán)格。通過以上比較，結(jié)合本系統(tǒng)中，對(duì)電壓要求不高，而且只有一個(gè)全控器件需要控制，使用光耦電路，使用方便，所以選擇方案1。四、 總體電路設(shè)計(jì)完整的降壓斬波電路除起降壓器作用的主電路之外還要有驅(qū)動(dòng)電路，控制電路和保護(hù)電路。其結(jié)構(gòu)框圖如圖4.1所示。 圖（4-1）電路結(jié)構(gòu)框圖五、 各功能模塊電路設(shè)計(jì)5.1主電路設(shè)計(jì)5.1.1主電路方案根據(jù)所選課題設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)直流降壓斬波電路，可以運(yùn)用電力電子開關(guān)來控制電路的通斷即改變占空比，從而獲得我們所想要的電壓。這就可以根據(jù)所學(xué)的直流斬波電路作為主電路，這個(gè)方案是較為簡(jiǎn)單的方案，直接進(jìn)行DC-DC變換簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)。至于開關(guān)的選擇，選用較為熟悉的全控型的I

14、GBT管，而不選半控型的晶閘管，因?yàn)镮GBT控制較為簡(jiǎn)單，且它既具有輸入阻抗高、開關(guān)速度快、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，又用通態(tài)降壓小、耐壓高、電流大等優(yōu)點(diǎn)。5.1.2工作原理 根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，直流降壓斬波主電路如圖5.1所示： 圖（5-1） 主電路圖直流降壓斬波主電路使用一個(gè)全控器件IGBT控制導(dǎo)通。用控制電路和驅(qū)動(dòng)電路來控制IGBT的通斷，當(dāng)t=0時(shí)，驅(qū)動(dòng)IGBT導(dǎo)通，電源E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓=E，負(fù)載電流按指數(shù)曲線上升。電路工作時(shí)波形圖如圖5.2所示： 圖（5-2） 降壓電路波形圖當(dāng)時(shí)刻，控制IGBT關(guān)斷，負(fù)載電流經(jīng)二極管續(xù)流，負(fù)載電壓近似為零，負(fù)載電流指數(shù)曲線下降。為了使負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)小

15、，故串聯(lián)L值較大的電感。至一個(gè)周期T結(jié)束，再驅(qū)動(dòng)IGBT導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過程。當(dāng)電力工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)負(fù)載電流在一個(gè)周期的初值和終值相等，負(fù)載電壓的平均值為 為IGBT處于通態(tài)的時(shí)間；為處于斷態(tài)的時(shí)間；T為開關(guān)周期；為導(dǎo)通占空比。通過調(diào)節(jié)占空比使輸出到負(fù)載的電壓平均值最大為E，若減小占空比，則隨之減小。由此可知，輸出到負(fù)載的電壓平均值Uo 最大為U i，若減小占空比，則Uo 隨之減小，由于輸出電壓低于輸入電壓，故稱該電路為降壓斬波電路。5.1.2工作原理主電路中需要確定參數(shù)的元器件有直流電源、IGBT、二極管、電感、電容、電阻，其參數(shù)選擇如下說明：1、 直流電源。V由直流電源提供。2、 電阻R。

16、取導(dǎo)通占空比=80%，則U。=80V，額定電流為5A，則,。3、 IGBT。當(dāng)=80%時(shí)，V，額定電流為5A。取2倍裕量，。IGBT承受的最大截止電壓為輸入電壓V，取2倍裕量則V。由此兩數(shù)據(jù)選擇IGBT型號(hào)為GT8Q101。4、 二極管VD。VD承受最大反相電壓為100V，即為其最大工作電壓。V。最大工作電流為I=5A。由于需要瞬間導(dǎo)通，二極管的開關(guān)速度大，則選擇續(xù)8A / 200V型號(hào)SF84的快速恢復(fù)二極管。5、 電感L。選擇大電感，使得電路能夠續(xù)流。此時(shí)的臨界電感為L(zhǎng)=1mH 6、 電容 C。 由輸出電壓脈率要求小于10%，選擇電容（輸出電壓為60V），所以選擇電容C=0.3F5.2控制

17、電路設(shè)計(jì)對(duì)于控制電路的設(shè)計(jì)其實(shí)可以有很多種方法，可以通過一些數(shù)字運(yùn)算芯片如單片機(jī)、CPLD等等來輸出PWM波，也可以通過特定的PWM發(fā)生芯片來控制。因?yàn)轭}目要求輸出電壓連續(xù)可調(diào)，所以我選用一般的PWM發(fā)生芯片來進(jìn)行連續(xù)控制，對(duì)于PWM發(fā)生芯片，我們選用了SG3525芯片。5.2.1工作原理由于SG3525的振蕩頻率可表示為 ： 4.1式中:, 分別是與腳5、腳6相連的振蕩器的電容和電阻；是與腳7相連的放電端電阻值。根據(jù)任務(wù)要求需要頻率為40kHz，所以由上式可取=0.01F, = ,=?？傻胒=40kHz，滿足要求。圖（5-3） 控制電路SG3525有過流保護(hù)的功能，可以通過改變10腳電壓的高

18、低來控制脈沖波的輸出。因此可以將驅(qū)動(dòng)電路輸出的過流保護(hù)電流信號(hào)經(jīng)一電阻作用，轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)來進(jìn)行過流保護(hù)，同理也可以用10端進(jìn)行過壓保護(hù)，如圖4.2所示10端外接過壓過流保護(hù)電路。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路檢測(cè)到過流時(shí)發(fā)出電流信號(hào)，由于電阻的作用將10腳的電位抬高，從而11、14腳輸出低電平，而當(dāng)其沒有過流時(shí)，10腳一直處于低電平，從而正常的輸出PWM波。SG3525還有穩(wěn)壓作用。1端接芯片內(nèi)置電源，2端接負(fù)載輸出電壓，通過1端的變位器得到它的一個(gè)基準(zhǔn)電位，從而當(dāng)負(fù)載電位發(fā)生變化時(shí)能夠通過1、2所接的誤差放大器來控制輸出脈寬的占空比，若負(fù)載電位升高則輸出脈寬占空比減小，使得輸出電壓減小從而穩(wěn)定了輸出電壓，反之

19、則然。調(diào)節(jié)變位器使得1端得到不同的基準(zhǔn)電位，控制輸出脈寬的占空比，從而可使得輸出電壓為50-80V范圍。5.2.1 控制芯片介紹SG3525 是一種性能優(yōu)良、功能齊全和通用性強(qiáng)的單片集成PWM控制芯片，它簡(jiǎn)單可靠及使用方便靈活，輸出驅(qū)動(dòng)為推拉輸出形式，增加了驅(qū)動(dòng)能力；內(nèi)部含有欠壓鎖定電路、軟啟動(dòng)控制電路、PWM鎖存器，有過流保護(hù)功能，頻率可調(diào)，同時(shí)能限制最大占空比。特點(diǎn)：1)工作電壓范圍寬： 835V。2)內(nèi)置 51 V±10%的基準(zhǔn)電壓源。3)芯片內(nèi)振蕩器工作頻率寬 100Hz400 kHz。4)具有振蕩器外部同步功能。5)死區(qū)時(shí)間可調(diào)。為了適應(yīng)驅(qū)動(dòng)快速場(chǎng)效應(yīng)管的需要，末級(jí)采用推拉

20、式工作電路，使開關(guān)速度更快，末級(jí)輸出或吸入電流最大值可達(dá)400mA。6)內(nèi)設(shè)欠壓鎖定電路。當(dāng)輸入電壓小于 8V 時(shí)芯片內(nèi)部鎖定，停止工作(基準(zhǔn)源及必要電路除外)，使消耗電流降至小于 2mA。7)有軟啟動(dòng)電路。比較器的反相輸入端即軟啟動(dòng)控制端芯片的引腳 8，可外接軟啟動(dòng)電容。該電容器內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓 Uref由恒流源供電，達(dá)到25V的時(shí)間為t=(25V/50A)C，占空比由小到大(50%)變化。8)內(nèi)置PWM(脈寬調(diào)制)。鎖存器將比較器送來的所有的跳動(dòng)和振蕩信號(hào)消除。只有在下一個(gè)時(shí)鐘周期才能重新置位，系統(tǒng)的可靠性高。管腳功能：直流電源 Vs 從腳 15 接入后分兩路，一路加到或非門；另一路送到基準(zhǔn)

21、電壓穩(wěn)壓器的輸入端，產(chǎn)生穩(wěn)定的元器件作為電源。振蕩器腳 5 須外接電容 CT，腳 6 須外接電阻 RT。振蕩器頻率由外接電阻RT 和電容CT決定， 振蕩器的輸出分為兩路，一路以時(shí)鐘脈沖形式送至雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及兩個(gè)或非門；另一路以鋸齒波形式送至比較器的同相輸入端，比較器的反向輸入端接誤差放大器的輸出，誤差放大器的輸出與鋸齒波電壓在比較器中進(jìn)行比較，輸出一個(gè)隨誤差放大器輸出電壓高低而改變寬度的方波脈沖，再將此方波脈沖送到或非門的一個(gè)輸入端?；蚍情T的另兩個(gè)輸入端分別為雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和振蕩器鋸齒波。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩個(gè)輸出互補(bǔ)，交替輸出高低電平，將PwM脈沖送至三極管VT1 及 VT2的基極，鋸齒波的作用是

22、加入死區(qū)時(shí)間，保證 VT1 及VT2不同時(shí)導(dǎo)通。最后，VTl及VT2分別輸出相位相差為 180°的 PWM波。圖（5-3） SG3525內(nèi)部原理框圖5.3驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)PWM控制信號(hào)由于強(qiáng)度不夠，不能夠直接去驅(qū)動(dòng)IGBT，因此需要信號(hào)放大的電路。另外直流斬波電路會(huì)產(chǎn)生很大的電磁干擾，會(huì)影響控制電路的正常工作，甚至導(dǎo)致電力電子器件的損壞。因而設(shè)計(jì)中還需要有帶電器隔離的部分。所以我采用光電耦合式驅(qū)動(dòng)電路5.3.1 驅(qū)動(dòng)電路原理一般電氣隔離采用光隔離或磁隔離。光隔離一般采用光耦合器，光耦合器由發(fā)光二極管和光敏晶體管組成，封裝在一個(gè)外殼內(nèi)。本電路中采用的隔離方法是，先加一級(jí)光耦隔離，再加一級(jí)推

23、挽電路進(jìn)行放大。本設(shè)計(jì)運(yùn)用東芝的光耦芯片TLP521-1將PWM波產(chǎn)生電路和斬波電路隔離開來，盡量減少干擾，并將信號(hào)放大輸出到ICBT以控制輸出電壓。為得到最佳的波形，在調(diào)試的過程中對(duì)光耦兩端的電阻要進(jìn)行合理的搭配。 圖（5-4） TLP521-1引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖（5-5） 光耦隔離放大電路2、 負(fù)載過壓保護(hù) 本設(shè)計(jì)的負(fù)載過壓保護(hù)電路采用的是將LM393比較器同相端接到負(fù)載端，反相端接到一個(gè)基準(zhǔn)電壓上，輸出端接控制芯片10端，當(dāng)負(fù)載端電壓達(dá)到一定的值，比較器輸出Uom抬高10端電位，從而使10端上的信號(hào)為高電平時(shí)，PWM瑣存器將立即動(dòng)作，禁止SG3525的輸出，同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放電。如

24、果該高電平持續(xù)，軟啟動(dòng)電容將充分放電，直到關(guān)斷信號(hào)結(jié)束，才重新進(jìn)入軟啟動(dòng)過程，從而實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)。電阻的取值，比較器反相端接5.1V電源經(jīng)變位器后為可調(diào)基準(zhǔn)電壓，比較器同相端電壓應(yīng)在5V以內(nèi)，取負(fù)載輸出電壓最大值80V來算R20/R18=80/3左右 ，所以R20=100K，R18=4K，R17=10k，R19=2k。LM393 是雙電壓比較器集成電路。但是本電路中只用到其中的一路，LM393輸出負(fù)載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內(nèi)的任何電源電壓上，不受 Vcc端電壓值的限制.此輸出能作為一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)地SPS開路(當(dāng)不用負(fù)載電阻沒被運(yùn)用)，輸出部分的陷電流被可能得到的驅(qū)動(dòng)和器件的值所限制.當(dāng)達(dá)到

25、極限電流(16mA)時(shí)，輸出晶體管將退出而且輸出電壓將很快上升。圖（5-6） LM393引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（5-7） 過壓保護(hù)電路圖5.4.2過流保護(hù)電路當(dāng)電力電子電路運(yùn)行不正?；蛘甙l(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)發(fā)生過電流。當(dāng)器件擊穿或短路、觸發(fā)電路或控制電路發(fā)生故障、出現(xiàn)過載、直流側(cè)短路、可逆?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生環(huán)流或逆變失敗，以及交流電源電壓過高或過低、缺相等，均可引起過流。由于電力電子器件的電流過載能力相對(duì)較差，必須對(duì)變換器進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^流保護(hù)。過流保護(hù)的方法比較多，比較簡(jiǎn)單的方法是一般采用添加FU熔斷器來限制電流的過大，防止IGBT的破壞和對(duì)電路中其他元件的保護(hù)， 在主電路串接一個(gè)快速熔斷絲，如圖5-1所示。六、 總體電路 圖（6-1） 總電路圖七、 總結(jié)7.1仿真電路及其仿真結(jié)果7.1.1 仿真電路圖1、仿真模型如圖7-1所示。圖（7-1） 降壓斬波的MATLAB電路的模型2、參數(shù)設(shè)置圖（7-2） 電感設(shè)置為1mH圖（7-3） 電阻設(shè)置為16歐圖（7-4） 電容設(shè)置為0.3uf占空比設(shè)置，通過改變占空比，就可模擬出控制電路（PWM可調(diào)）產(chǎn)生的PWM波，從而在matlab中模擬出占波電路占空比為50%80%的情況，進(jìn)而輸出50V80V的輸出電壓，在本次報(bào)告中，只附有占空比50%、60%、70%、80%四種占空