课程设计--直流斩波电路设计方案和方案实施

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1、 1 直流斩波电路设计方案和方案实施 2.1 设计方案选择 斩波电路有三种控制方式 （1）脉冲宽度调制（PWM） ：开关周期T不变，改变开关导通时间ton。 （2）频率调制：开关导通时间ton不变，改变开关周期T。 （3）混合型：开关导通时间ton和开关周期T都可调，改变占空比。 本次设计采用的是脉宽调制的方法，开关选用全控型器件 IGBT，它集中了电力 MOSFET 和 GTR 得优点。 2.2 升压斩波电路的设计原理 原理图如图 3-5 所示：假设 L 值、C 值很大，V 通时，E 向 L 充电，充电电 流恒为 I1， 同时 C 的电压向负载供电， 因 C 值很大， 输出电压 o U为恒值

2、,记为 o U。 设 V 通的时间为 on t ，此阶段 L 上积蓄的能量为 on tEI 1 V 断时，E 和 L 共同向 C 充电并向负载 R 供电。设 V 断的时间为 off t，则此期 间电感 L 释放能量为 offO tIEU 1 )( （2-1） 稳态时，一个周期 T 中 L 积蓄能量与释放能量相等 化简得： offOon tIEUtEI 11 )( （2-2） E t T E t tt U offoff offon O （2-3） 1/ off tT ，输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路。也称之为 boost chooper 变换器。 off tT / 升压比，调节其即可改变

3、 o U。将升压比的倒数记作，即 T t off 。 和导通占空比，有如下关系： 2 1 （2-4） 因此，式（2-2）可表示为 （2-5） 升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因： L 储能之后具有使电压泵升的作用 电容 C 可将输出电压保持住 2.3 IGBT 驱动电路选择 对 IGBT 驱动电路提出以下要求和条件： (1)由于是容性输出输出阻抗；因此 IBGT 对门极电荷集聚很敏感，驱动电路 必须可靠，要保证有一条低阻抗的放电回路。 (2)用低内阻的驱动源对门极电容充放电，以保证门及控制电压 GS U有足够 陡峭的前、后沿，使 IGBT 的开关损耗尽量小。另外，IGBT 开通后，门极

4、驱动源 应提供足够的功率，使 IGBT 不至退出饱和而损坏。 (3)门极电路中的正偏压应为+12+15V；负偏压应为-2V-10V。 (4)IGBT 驱动电路中的电阻 G R对工作性能有较大的影响，RG 较大，有利于 抑制 IGBT 的电流上升率及电压上升率， 但会增加 IGBT 的开关时间和开关损耗； RG 较小，会引起电流上升率增大，使 IGBT 误导通或损坏。RG 的具体数据与驱 动电路的结构及 IGBT 的容量有关，一般在几欧几十欧，小容量的 IGBT 其 RG 值较大。 (5)驱动电路应具有较强的抗干扰能力及对 IGBT 的自保护功能。IGBT 的控 制、驱动及保护电路等应与其高速开关特性相匹配，另外，在未采取适当的防静 电措施情况下，IGBT 的 GE 极之间不能为开路。 一般数字信号处理器构成的控制系统， IGBT 驱动信号由处理器集成的 PWM 模块产生的。而 PWM 接口驱动能力及其与 IGBT 的接口电路的设计直接影响到系 统工作的可靠性。因此本文采用 SG3525 设计出了一种可靠的 IGBT 驱动方案。