降压斩波电路__课程设计
电力电子技术课程设计--MOSFET降压斩波电路设计(纯电阻负载)

电气工程及其自动化专业《电力电子技术》课程设计任务书班级电气1203班学号姓名设计时间2014年12月10日指导教师2014年12月10日题目: MOSFET降压斩波电路设计(纯电阻负载)初始条件:1、输入直流电压:Ud=100V2、输出功率:300W3、开关频率5KHz4、占空比10%~90%5、输出电压脉率:小于10%要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1、根据课程设计题目,收集相关资料、设计主电路、控制电路;2、用MATLAB/Simulink 对设计的电路进行仿真;3、撰写课程设计报告——画出主电路、控制电路原理图,说明主电路的工作原理、选择元器件参数,说明控制电路的工作原理、绘出主电路典型波形,绘出触发信号(驱动信号)波形,并给出仿真波形,说明仿真过程中遇到的问题和解决问题的方法,附参考资料。
目录一.设计要求与方案 (1)1.1 设计要求 (1)1.2 设计方案 (1)二.降压斩波电路设计方案 (2)2.1降压斩波电路原理图 (2)2.2降压斩波电路工作原理图 (2)三.控制电路 (3)3.1工作原理 (4)3.2控制芯片介绍 (5)四. MOSFET驱动电路设计 (6)4.1驱动电路方案选择 (6)4.2 驱动电路原理 (7)五.电路各元件的参数设定 (8)5.1 MOSFET简介 (8)5.2功率MOSFET的结构 (8)5.3功率MOSFET的工作原理 (9)5.4各元件参数计算 (9)六. 保护电路 (10)6.1主电路器件保护 (10)6.2 负载过压保护 (11)七.仿真电路及其仿真结果 (11)7.1仿真结果分析 (15)八.总结 (16)九.参考文献 (18)MOSFET降压斩波电路设计一.设计要求与方案1.1 设计要求①利用MOSFET设计一个降压斩波电路。
②输入直流电压U d=100V,输出功率P=300W 。
③开关频率为5KHz,占空比10%到90%。
降压斩波电路课程设计

降压斩波电路-课程设计1000字IntroductionThe purpose of this project is to design a low power supply voltage chopping circuit. It is important to have a stable voltage supply, especially for electronic equipment.Without a stable voltage, the device may not work correctly or could be damaged. This project demonstrates how todesign a voltage chopping circuit and its applications.DesignTo design a low power supply voltage chopping circuit, the following steps are followed:1) Determine the requirements of the circuit2) Choose the circuit components3) Design the circuit4) Test the circuitRequirementsThe circuit must meet the following requirements:1) Input voltage range of 5V to 15V2) Output voltage range of 1V to 5V3) Output current range of 1mA to 10mA4) Low power consumption5) Stable output voltageComponentsThe following components were chosen for the circuit design:1) NE555 timer IC2) LM386 op-amp3) Capacitors4) Inductors5) Resistors6) DiodesCircuit DesignThe circuit was designed in the following way:1) The NE555 timer IC was set up as an astable multivibrator, which produced a square wave output of a certain frequency.2) The output of the NE555 timer IC was fed into an inductor and a capacitor, forming a series resonant LC circuit. The LC circuit was tuned to the frequency of the square wave output of the NE555 timer IC.3) The output of the LC circuit was fed into the LM386 op-amp, which provided a low output impedance amplifier.4) The output of the LM386 op-amp was fed back to the input of the NE555 timer IC, which controlled the duty cycle of the square wave output.TestingThe circuit was tested by applying different input voltages and measuring the output voltage and current. The results showed that the circuit was able to produce a stable output voltage within the desired range and current range. The output voltage was also adjustable depending on the duty cycle of the NE555 timer IC. The low power consumption of the circuit was also verified.ConclusionThe low power supply voltage chopping circuit designed in this project is useful in situations where a stable voltage supply is required for electronic equipment. The circuit was able to meet the requirements set out in the designphase and was successfully tested. The circuit design could also be modified to cater for different voltage and current ranges, making it versatile for a range of applications.。
直流降压斩波电路课程设计

直流降压斩波电路课程设计引言直流降压斩波电路是电子电路领域中一种常见的电路,它主要用于将高压直流电源降压为所需的低压直流电源,并通过斩波电路消除输出信号的脉动。
本文将详细介绍直流降压斩波电路的设计原理、实施步骤和实际应用。
设计原理直流降压斩波电路的设计原理基于基础的电路理论知识。
在设计中,需要考虑以下几个方面的内容:输入电压和输出电压的关系根据设计的需求,需要确定输入电压和输出电压的关系。
通常情况下,输出电压要低于输入电压。
这个关系对于电路的元件选择和参数确定非常重要。
电路拓扑结构根据输入输出电压的关系,可以选择不同的电路拓扑结构。
常见的直流降压斩波电路拓扑有BUCK和BOOST两种。
BUCK电路用于输出电压小于输入电压的情况,BOOST电路用于输出电压大于输入电压的情况。
斩波电路设计斩波电路的设计是直流降压斩波电路设计中的重要部分。
斩波电路的作用是消除输出信号的脉动,使输出电压更加稳定。
常见的斩波电路包括电容滤波、电感滤波等。
根据设计需求,选择合适的斩波电路并计算电路参数。
控制电路设计直流降压斩波电路通常需要控制电路来调整输出电压。
控制电路可以通过开关元件的开关频率和工作占空比来实现电压调节。
控制电路的设计需要考虑开关元件的特性和相关电路参数。
实施步骤针对以上设计原理,可以按照以下步骤进行直流降压斩波电路的设计:1.确定输入输出电压的关系,并计算所需降压比例。
2.根据电压关系选择合适的电路拓扑结构,BUCK或BOOST。
3.根据拓扑结构选择合适的元件并计算参数,包括开关元件、电容和电感等。
4.设计斩波电路,选择合适的斩波电路拓扑和计算电路参数。
5.设计控制电路,选择合适的控制策略和计算相关参数。
6.综合考虑各个部分的设计结果,进行仿真验证。
7.制作电路原型并进行实际测试,调整和优化电路参数。
8.编写电路设计报告,包括设计原理、步骤、仿真结果和实际测试结果等。
实际应用直流降压斩波电路在实际应用中有广泛的应用。
直流降压斩波电路课程设计

直流降压斩波电路课程设计一、设计背景直流降压斩波电路是电子工程中常见的一种电路,其作用是将高压的直流电源转换为低压的直流电源,以满足不同设备对电压的需求。
本次课程设计旨在通过设计一个直流降压斩波电路来加深学生对该电路原理和应用的理解,并提高学生的实践能力。
二、设计要求1. 输入电压:24V DC2. 输出电压:12V DC3. 输出电流:最大2A4. 效率:不低于80%5. 稳定性:输出稳定性好,纹波小于100mV三、设计原理1. 直流降压原理直流降压是指通过变换器将输入端直流高压转换成输出端所需的较低直流电源。
通常情况下,使用变换器将输入端高频交变成矩形波进行输出,再通过滤波器进行平滑处理,从而得到稳定的直流输出。
2. 斩波原理斩波是指将交流信号转化为脉冲信号输出。
在斩波过程中,通过改变占空比(即高电平时间与周期时间之比)可以调节输出脉冲宽度,从而实现对输出电压的调节。
3. 直流降压斩波电路原理直流降压斩波电路是将直流高压输入信号通过变换器转化为高频交流信号,再通过斩波电路将其转化为脉冲信号输出。
最后通过滤波器对输出信号进行平滑处理,得到稳定的直流低压输出。
四、设计方案1. 变换器选择变换器是直流降压斩波电路中最关键的部分之一。
在本次设计中,我们选择使用UC3845作为变换器控制芯片,并搭配IRF540N MOSFET管进行驱动。
同时,我们还需要根据输入和输出电压的不同来选择合适的变压器。
2. 斩波电路设计在本次设计中,我们选择使用NE555作为斩波芯片,并根据输入和输出电压的不同来计算出合适的占空比。
同时,在斩波过程中还需要注意控制脉冲宽度以保证输出稳定性。
3. 滤波器设计滤波器是直流降压斩波电路中用于平滑处理输出信号的部分。
在本次设计中,我们选择使用L-C滤波器进行滤波处理,以保证输出电压的稳定性和纹波小于100mV。
4. 控制电路设计为了保证直流降压斩波电路的稳定性和安全性,我们还需要设计一个控制电路来监测输入和输出电压,并对变换器进行合适的控制。
(完整word版)降压斩波电路课程设计

目录一、引言 (2)二、设计要求与方案 (2)2.1设计要求 (2)2.2 方案确定 (3)三、主电路设计 (3)3.1 主电路方案 (3)3.2 工作原理 (4)3.3 参数分析 (5)四、控制电路设计 (5)4.1 控制电路方案选择 (5)4.2 工作原理 (6)4.3 控制芯片介绍 (7)五、驱动电路设计 (9)5.1 驱动电路方案选择 (9)5.2 工作原理 (10)六、保护电路设计 (11)6.1 过压保护电路 (11)6.2 过流保护电路 (12)七、系统仿真及结论 (13)八、结论 (16)九、参考文献 (16)十、致谢 (17)一、引言随着电力电子技术的高速发展,电子系统的应用领域越来越广泛,电子设备的种类也越来越多。
电子设备的小型化和低成本化使电源向轻,薄,小和高效率方向发展。
开关电源因其体积小,重量轻和效率高的优点而在各种电子信息设备中得到广泛的应用。
伴随着人们对开关电源的进一步升级,低电压,大电流和高效率的开关电源成为研究趋势。
开关电源分为AC/DC和DC/DC,其中DC/DC 变换已实现模块化,其设计技术和生产工艺已相对成熟和标准化。
DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。
斩波电路主要用于电子电路的供电电源,也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。
IGBT降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路,是用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路,用于直流到直流的降压变换。
IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。
它既有MOSFET 易驱动的特点,又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。
其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间,可正常工作于几十千赫兹频率范围内,故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
所以用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动,电压、电流容量大的优点。
IGBT降压斩波电路由于易驱动,电压、电流容量大在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景,也由于开关电源向低电压,大电流和高效率发展的趋势,促进了IGBT降压斩波电路的发展。
降压斩波电路课程设计

降压斩波电路课程设计一、课程目标知识目标:1. 掌握降压斩波电路的基本原理与结构;2. 理解降压斩波电路中元器件的作用及其相互关系;3. 学会分析降压斩波电路的输出电压与输入电压的关系;4. 了解降压斩波电路在实际应用中的优势与局限性。
技能目标:1. 能够正确绘制降压斩波电路的原理图;2. 能够利用仿真软件对降压斩波电路进行仿真分析;3. 能够根据实际需求设计和调试简单的降压斩波电路;4. 能够通过实验和数据分析,解决降压斩波电路中存在的问题。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电力电子技术课程的兴趣,激发学习热情;2. 培养学生具备良好的团队合作精神和沟通能力,提高解决问题的能力;3. 增强学生的环保意识,了解电力电子技术在实际应用中对环境保护的重要性;4. 培养学生的创新意识,鼓励学生勇于尝试,积极探索电力电子技术的新应用。
本课程针对高年级电子专业的学生,结合课程性质、学生特点和教学要求,将目标分解为具体的学习成果,以便后续的教学设计和评估。
通过本课程的学习,学生将能够掌握降压斩波电路的相关知识,具备一定的电力电子技术应用能力,同时培养良好的情感态度价值观。
二、教学内容1. 降压斩波电路基本原理:讲解降压斩波电路的工作原理、电路结构及关键元器件的功能;- 课本章节:第三章第三节“降压斩波电路基本原理”- 内容:开关器件、脉冲宽度调制、输出滤波器等2. 降压斩波电路分析与设计:分析电路的输出电压、电流波形,探讨元器件参数对电路性能的影响;- 课本章节:第三章第四节“降压斩波电路分析与设计”- 内容:输出电压与输入电压关系、开关频率、电感、电容等参数的选择3. 降压斩波电路仿真与实验:利用仿真软件进行电路仿真,进行实验验证,提高学生的实际操作能力;- 课本章节:第三章第五节“降压斩波电路仿真与实验”- 内容:仿真软件操作、实验步骤、数据采集与处理4. 降压斩波电路应用案例分析:介绍降压斩波电路在实际应用中的案例,分析其优势与局限性;- 课本章节:第三章第六节“降压斩波电路应用案例”- 内容:开关电源、电动汽车、可再生能源等领域应用5. 教学进度安排:共4课时,分别进行以下内容的教学:- 第1课时:降压斩波电路基本原理- 第2课时:降压斩波电路分析与设计- 第3课时:降压斩波电路仿真与实验- 第4课时:降压斩波电路应用案例分析教学内容科学系统,结合课程目标,确保学生能够全面掌握降压斩波电路的相关知识,提高学生的理论水平和实践能力。
降压斩波电路课程设计

降压斩波电路课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解降压斩波电路的基本原理,掌握其电路构成及工作过程。
2. 使学生掌握降压斩波电路中关键元件的作用,并能解释其对电路性能的影响。
3. 帮助学生掌握降压斩波电路的数学模型,并能运用相关公式进行计算。
技能目标:1. 培养学生运用所学知识设计简单的降压斩波电路的能力。
2. 让学生学会使用相关仪器和设备进行降压斩波电路的搭建和调试。
3. 培养学生分析和解决降压斩波电路实际问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电力电子技术学科的兴趣,激发学生的学习热情。
2. 培养学生的团队协作精神,使学生学会在团队中共同解决问题。
3. 强化学生的环保意识,使学生关注电力电子技术在节能减排方面的应用。
课程性质分析:本课程为电子技术专业课程,旨在帮助学生掌握降压斩波电路的基本原理和应用。
课程内容具有较强的理论性和实践性,要求学生在理解理论知识的基础上,能够动手实践,解决实际问题。
学生特点分析:学生为高中年级学生,具备一定的电子技术基础,但对降压斩波电路的了解有限。
学生对新鲜事物充满好奇心,喜欢动手实践,但可能缺乏系统的分析问题和解决问题的能力。
教学要求:1. 结合学生特点,采用理论教学与实践教学相结合的方法,使学生充分理解并掌握降压斩波电路的相关知识。
2. 注重培养学生的动手能力和实际操作技能,提高学生的实际问题解决能力。
3. 通过小组讨论、实验操作等形式,培养学生的团队协作能力和沟通能力。
二、教学内容1. 降压斩波电路基本原理:讲解降压斩波电路的定义、工作原理及其在电力电子技术中的应用。
教材章节:第二章第二节“降压斩波电路”2. 电路构成及关键元件:分析降压斩波电路的组成部分,介绍关键元件(如开关器件、二极管、电感、电容等)的功能和选型。
教材章节:第二章第三节“降压斩波电路的构成及关键元件”3. 数学模型与公式:推导降压斩波电路的数学模型,讲解相关公式及其应用。
降压斩波电路课程设计 湖南工程学院

一:整体设计思路:电力电子器件在实际应用中,主要包括控制电路、驱动电路、主电路以及必要的保护电路组成的一个系统。
由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号,通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的开通与关断完成整个电路的功能,当控制电路所产生的控制信号足以驱动电力电子开关工作后就无需驱动电路。
(主电路核心器件为MOSFET V,利用控制电路的控制信号来控制其开通关断,获得不同的占空比从而得到所需的电压;控制电路核心元件为SG3525,该元件可产生占空比可调的矩形波,用以控制MOSFET V的通断;驱动电路主要是光电耦合电路,连接控制部分和主电路的桥梁。
)根据降压斩波电路设计要求设计出主电路、控制电路、驱动电路框图如下所示:二:电路的设计1:主电路的设计直流降压斩波电路主电路使用一个全控型器件IGBT 控制导通,利用控制电路和驱动电路来控制IGBT 的通断,当t=0时,驱动IGBT 导通,电源向负载供电,负载电压为电源电压时,负载电流io 按指数曲线上升。
当t=t1时刻控制IGBT 关断负载电流经二极管续流,负载电压uo 近似为零,负载电流呈指数曲线下降。
其中电感L 值较大。
至一个周期结束,在驱动IGBT 导通,重复上述过程当电路工作稳定时,负载电压的平均值为(加书上120页B 图)式中,Ton 为IGBT 开通时间,Toff 为IGBT关断时间,α为导通占空比,简称占空比或导通比。
α的减小Uo随之减小,因此该电路称为降压斩波电路(buck电路)。
直流降压斩波主电路图如下所示:MOSFET V的G和S端与驱动电路连接2:控制电路设计控制电路需要实现的功能是产生控制信号,用于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。
斩波电路的控制方式包括脉冲宽度调制、频率调制(调频型)和混合型三种,此处用到的是PWM(脉冲宽度调制)来控制IGBT的通断。
PWM控制就是对脉冲宽度进行调制的技术,通过改变脉冲的占空比来获得所需的输出电压。
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辽宁工业大学电力电子技术课程设计(论文)题目:降压直流斩波电路实验装置院(系):新能源学院专业班级:电气131班学号:学生姓名:指导教师:(签字)起止时间:2011-12-26至2011-01-6课程设计(论文)任务及评语院(系):新能源学院教研室:电气目录第1章绪论 (4)1.1 降压直流斩波电路的基本概念 (5)1.2 降压直流斩波电路的发展 (5)第2章降压直流斩波斩波电路设计2.1 降压斩波电路工作原理 (7)2.1.1降压斩波电路(Buck Chopper) (7)2.1.2 IGBT驱动电路选择 (8)2.2 整流电路 (8)2.3 斩波信号产生电路 (9)2.3.1由分立元件组成的驱动电路 (9)2.3.2集成驱动电路 (10)(2)电路原理图及工作原理简介 (11)2.4 最优参数选择 (13)2.4.1 整流电路部分 (13)2.4.2 斩波主电路部分 (13)2.5 生成总的电路图 (15)2.5.1 总原理图 (15)2.5.2 此电路的主要功能 (16)2.6 保护电路 (16)2.6.1 整流桥电路部分 (16)2.6.2 驱动电路部分 (17)第3章课程设计总结 (18)参考文献 (18)摘要直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的 DC-DC 变换器 ,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用.随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路 . 直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中,使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。
全控型电力电子器件IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。
TDC-1型学习机是为了配合高等工科院校及高等专科技术学校的“电力电子”或“半导体变流技术”等课程中的直流斩波电路实验并根据当今电力电子技术的发展方向及应用而设计的新型实验装置。
该学习机面板上画有原理图。
各测试点均装有测试探头可以钩住的端子。
测试电压及波形十分方便。
使学生在实验课中安全、方便、直观地观察到各种电压、电流的波形及数据。
学生实验可以更加深入了解直流斩波电路的工作原理及其典型的应用电.关键词:直流;电力电子;变换电路;第一章摘要1.1 直流斩波电路的介绍直流变换技术已被广泛的应用于开关电源及直流电动机驱动中,如不间断电源(UPS)、无轨电车、地铁列车、蓄电池供电的机动车辆的无级变速及20世纪80年代兴起的电动汽车的控制。
从而使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。
直流变换系统的结构如下图-1所示。
由于变速器的输入是电网电压经不可控整流而来的直流电压,所以直流斩波不仅能起到调压的作用,同时还能起到有效地抑制网侧谐波电流的作用。
单相、直流变换系统结构1.2 直流斩波电路的发展前景直流传动是斩波电路应用的传统领域,而开关电源则是斩波电路应用的新领域,前者的应用是逐渐萎缩,而后者的应用方兴未艾、欣欣向荣,是电力电子领域的一大热点。
DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。
直流变换电路的用途非常广泛,包括直流电动机传动、开关电源、单相功率因数校正,以及用于其他领域的交直流电源。
斩波器的工作方式有:脉宽调制方式(Ts不变,改变ton)和频率调制方式(ton 不变,改变Ts)两种。
前者较为通用,后者容易产生干扰。
当今世界软开关技术使得DC/DC变换器发生了质得变化和飞跃。
美国VICOR公司设计制造得多种ECI软开关DC/DC变换器,最大输出功率有300W、600W、800W等,相应得功率密度为(6.2、10、17)W/cm3,效率为(80—90)%。
日本NemicLambda 公司最新推出得一种采用软开关技术得高频开关电源模块RM系列,其开关频率为200—300KHz,功率密度已达27W/cm3,采用同步整流器(MOS-FET 代替肖特基二极管),使整个电路效率提高到90%。
R Em第二章 降压直流斩波电路设计2.1 降压斩波电路工作原理2.1.1降压斩波电路(Buck Chopper )电路的原理图如图2所示,图2 降压斩波电路主电路此电路使用一个全控型器件V ,图中为IGBT ,若采用晶闸管,需设置使晶闸管关断的辅助电路。
并设置了续流二极管VD ,在V 关断时给负载中电感电流提供通道。
主要用于电子电路的供电电源,也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等,后两种情况下负载中均会出现反电动势,如图中Em 所示。
工作原理:当t=0时刻驱动V 导通,电源E 向负载供电,负载电压uo=E ,负载电流io 按指数曲线上升。
当 t=t1时控制V 关断,二极管VD 续流,负载电压uo 近似为零,负载电流呈指数曲线下降,通常串接较大电感L 使负载电流连续且脉动小。
此电路的基本数量关系为: (1)电流连续时负载电压的平均值为(1-1)式中,ton 为V 处于通态的时间,toff 为V 处于断态的时间,T 为开关周期,α为导通占空比,简称占空比或导通比。
负载电流平均值为(1-2) (2)电流断续时,负载电压uo 平均值会被抬高,一般不希望出现电流断续的情况。
斩波电路有三种控制方式:E E T t E t t t U on off on on o α==+=RE U I mo o -=脉冲宽度调制(PWM):保持开关周期T不变,调节开关导通时间ton,频率调制:保持开关导通时间ton不变,改变开关周期T。
混合型:ton和T都可调,使占空比改变。
2.1.2 IGBT驱动电路选择IGBT的门极驱动条件密切地关系到他的静态和动态特性。
门极电路的正偏压uGS、负偏压-uGS和门极电阻RG的大小,对IGBT的通态电压、开关、开关损耗、承受短路能力及du/dt电流等参数有不同程度的影响。
其中门极正电压uGS的变化对IGBT的开通特性,负载短路能力和duGS/dt电流有较大的影响,而门极负偏压对关断特性的影响较大。
同时,门极电路设计中也必须注意开通特性,负载短路能力和由duGS/dt电流引起的误触发等问题。
根据上述分析,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uGS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RG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G~E极之间不能为开路。
IGBT驱动电路分类驱动电路分为:分立插脚式元件的驱动电路;光耦驱动电路;厚膜驱动电路;专用集成块驱动电路。
本文设计的电路采用的是专用集成块驱动电路。
IGBT驱动电路分析随着微处理技术的发展(包括处理器、系统结构和存储器件),数字信号处理器以其优越的性能在交流调速、运动控制领域得到了广泛的应用。
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EXB841设计出了一种可靠的IGBT驱动方案。
本文将在斩波信号产生电路一节将分立元件组成的驱动电路和集成驱动电路做一下简单的比较,以此来说明集成驱动电路的优越性。
2.2 整流电路本设计采用桥式电路整流:由四个二极管组成一个全桥整流电路. 对整流出来的V 1V 3V 2V4C 1R U ~V zU 电压进行傅里叶变换得2444cos 2cos 46...31535out in v t t t ωωωππππ⎛⎫=--- ⎪⎝⎭,由整流电路出来的电压含有较大的纹波,电压质量不太好,故需要进行滤波。
本电路采用RC 滤波器,因为电容滤波的直流输出电压Uo 与变压器副边电压U2的比值比较大,而且适用在小电流、整流管的冲击电流比较大的电路中。
因此本电路选用电容滤波.因为本电路要求有稳定的输出因此还需用到稳压二极管进行稳压。
整流电路的原理图如图3所示:图3 整流电路图输入端接220V 、50Hz 的市电,进过变压器T1(原线圈/副线圈为4/1)后输出55V 、50Hz 。
当同名端为正时D2、D5导通,D3、D4截止,电压上正下负。
当同名端为负时D2、D5截止,D3、D4导通,电压同样是上正下负,从而实现整流。
电感具有电流不能突变,通直流阻交流特性,因此串联一个电感可以提高直流电压品质。
而电容具有电压不能突变,通交流阻直流特性,因此并联一个大电容可以滤除杂波,减小纹波。
结合两种元器件的特性,组成上图整流电路,可以得到比较理想的直流电压(幅值为50V 左右)。
2.3 斩波信号产生电路此电路主要用来驱动IGBT 斩波。
同其他的电力电子器件一样,由分立元件组成的IGBT 驱动电路也存在着可靠性问题。
为此,目前已经研制出多种专用的IGBT 集成驱动电路。
这些集成块速度快,为了提高安全性,内部设有保护电路。
它还具有高抗干扰能力,可实现IGBT 的最优驱动。
下面将分立元件组成的驱动电路和集成驱动电路做一下简单的比较,以此来说明集成驱动电路的优越性。
2.3.1由分立元件组成的驱动电路如图4为由脉冲变压器组成的栅极驱动电路。
其工作原理为:正向驱动信号使VT1导通,电源电压作用于脉冲变压器一次侧,二次电压经二极管VD2、VD3和门集电阻Rg 后作用于IGBT ,使IGBT 导通。
晶体管VT2由于基极反向偏置而截至。
IGBT1EXB841图 4 由分立元件组成的驱动电路截止,一次励磁电流经VD1和VS迅速衰减,使在脉冲间隙期间脉冲变压器的磁通回零。
变压器二次侧的反向电压经R2加到二极管VD2上。
IGBT门极结电容上的电荷经Rg和VT2放掉,R2为VT2的偏流电阻。
此电路的优点:这种电路不用独立的驱动电源,驱动电路结构简单,脉冲变化时,驱动电压幅值不变,可用于各种容量的IGBT的驱动。
此电路的缺点:截止时没有门极反向电压,抗干扰能力不强。