IGBT降压斩波电路设计(纯电阻负载)

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IGBT升压斩波电路设计 纯电阻负载

IGBT升压斩波电路设计 纯电阻负载

IGBT升压斩波电路设计纯电阻负载igbt升压斩波电路设计纯电阻负载igbt升压斩波电路设计(纯电阻负载)第一章绪论............................................................................ . (2)1.1电力电子技术的介绍 (2)1.2电力电子技术的应用领域 (2)1.3电力电子技术中的直流变化技术 (3)第二章系统总体方案及主电路设计 (3)2.1设计题目igbt升压斩波电路设计(纯电阻负载) (3)2.2系统的方案及其流程图 (3)2.3主电路的设计............................................................................ (4)2.4参数的排序............................................................................ (5)第三章控制和驱动电路的设计 (7)3.1控制电路设计............................................................................ . (7)3.1.1控制电路方案选择 (7)3.1.2sg3525的工作原理 (9)3.2驱动电路设计............................................................................ (9)3.3维护电路设计............................................................................ .10第四章系统仿真与分析 (11)4.1仿真软件matlab概述 (11)4.2仿真模型的建立 (11)4.3系统仿真结果及分析 (13)4.3.1仿真结果 (13)4.3.2仿真结果分析 (13)致谢............................................................................ .. (15)参考文献............................................................................ .. (16)第一章绪论1.1电力电子技术的了解电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术,就是使用电力电子器件(如晶闸管,gto,igbt等)对电能进行变换和控制的技术。

MATLAB中IGBT降压斩波电路设计(纯电阻负载)

MATLAB中IGBT降压斩波电路设计(纯电阻负载)

IGBT降压斩波电路设计(纯电阻负载)1、设计要求输入直流电压:U d=100V;输出功率:100W;开关频率5KHz ;占空比10%~90% ;输出电压脉率:小于10% 。

设计主回路、触发电路,设计仿真模型;给出模型的仿真波形,进行分析。

2、参数计算取输出电压脉率8%,R=25Ω,由P=I2R=UI=W,得I0=2A,U0=50V;α=U0E0=50100=0.5;T=1f=15k=0.0002sL=U0(1−α)2I ∗T=50×0.52×2×0.0002=0.00125H=1.25e-3HC=U0(1−α)8LC ×TT50×(1−0.5)8(0.08×50)×0.00125×0.0002×0.0002=0.000025F=2.5e-5F3、工作原理及原理图工作原理:当开关管IGBT驱动为高电平时,IGBT导通,储能电感L被充磁,流经电感的电流线性增加,同时给电容C充电,给R供能。

当开关管IGBT驱动为低电平时,IGBT关断,电感L通过续流二极管放电,电感电流线性减少,输出电压靠输出滤波电容C放电,以及减小的电感电流维持。

4、仿真模型及波形5、分析开关管的导通与关断受控制电路输出的驱动脉冲控制。

当控制电路脉冲输出高电平时,开关管导通,续流二极管D阳极电压为零,阴极电压为电压电压Us ,因此反向截止,开关上流过电流is流经电感L向负载R供电;此时L中的电流逐渐上升,在L两端产生左端正右端负的自感电势阻碍电流上升,L将电能转化为磁能存储起来。

经过时间ton后,控制电路脉冲为低电平,开关管关断,但L中的电流不能突变,这时电感L两端产生右端正左端负的自感电势阻碍电流下降,从而使D正向偏置导通,于是L中的电流经D构成回路,电流值逐渐下降,L中储存的磁能转化为电能释放出来供给负载R。

经过时间off后,控制电路脉冲又使开关管导通,重复上述过程。

IGBT升压斩波电路 纯电阻负载

IGBT升压斩波电路 纯电阻负载

IGBT升压斩波电路纯电阻负载IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)升压斩波电路是一种常见的电路拓扑结构,用于提供稳定的直流电源和有效地降低电压波动。

本文将介绍IGBT升压斩波电路在纯电阻负载情况下的原理和应用。

1. 什么是IGBT升压斩波电路IGBT升压斩波电路是一种电源电路,通过使用IGBT和相关的电路元件,将输入电源的电压升高并在输出端提供稳定的电压。

该电路结构常用于工业设备、电子设备和高功率应用中,以提供稳定的电源和防止电压波动对电器设备的影响。

2. IGBT升压斩波电路的工作原理IGBT升压斩波电路由三个主要部分组成:升压变压器、整流电路和滤波电路。

2.1 升压变压器升压变压器是IGBT升压斩波电路的关键组件之一。

其作用是将输入电压升高,并提供给下游的整流电路。

升压变压器通常由一个初级线圈和一个次级线圈组成。

当输入电压施加在初级线圈上时,次级线圈将输出更高的电压。

2.2 整流电路整流电路的作用是将升压变压器输出的交流电压转换为直流电压。

常用的整流电路包括整流二极管桥等。

整流二极管桥将交流电压转化为脉冲状的直流电压,并通过滤波电路进行平滑。

2.3 滤波电路滤波电路用于去除直流电压中的纹波。

在IGBT升压斩波电路中,常使用电容器和电感器构成的滤波器。

电容器将纹波电压平滑为稳定的直流电压,而电感器则有助于消除高频噪声。

3. IGBT升压斩波电路在纯电阻负载下的应用IGBT升压斩波电路在纯电阻负载下的应用广泛,尤其在一些对电源稳定性要求较高的场合。

下面介绍几个典型的应用案例:3.1 电力系统稳定性改善IGBT升压斩波电路在电力系统中被广泛应用,特别是在电力输配电领域。

通过使用该电路,可以提供稳定的直流电源,减少电压波动对电力系统的影响。

这对于保证电力系统的稳定性和负载的正常运行至关重要。

3.2 电子设备稳压电源在一些对电压稳定性要求高的电子设备中,IGBT升压斩波电路可用于提供稳定的电源电压。

IGBT升降压斩波电路设计

IGBT升降压斩波电路设计

电力电子技术课程设计报告课题名称IGBT升降压斩波电路设计专业班级学号学生姓名指导教师指导教师职称评分完成日期:2015年1月13日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,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。

升降压斩波电路综合了升压电路和降压电路的优点,可以在一个电路中同时实现升压和降压,简化了电路结构。

而全控型器件IGBT的使用为外部自动控制提供了巨大便利,因此其使用范围在直流斩波电路中很广泛,对其做研究有很好的使用意义。

本文首先比较了两种具有升降压功能的DC/DC变换电路,具体地分析了两种DC/DC变换器的设计(拓扑结构、工作模式和储能电感参数设计),详细地阐述了该DC/DC变换器控制系统的原理和实现,通过MATLAB软件中的Simulink部分建模仿真,最后给出了测试结果。

关键词:直流斩波;升降压; IGBT;全控型目录目录 (1)1 设计任务要求 (2)1.1 设计任务 21.2 设计要求 2 2方案选择 (3)2.1方案一 32.2方案二 33 电路设计 (5)3.1 主电路设计 53.2 驱动电路设计 63.3保护电路 84 仿真控制 (9)5心得体会 (11)参考文献 (12)附录1 程序清单 (13)附录2 元件清单 (14)答辩记录 (15)1 设计任务要求1.1 设计任务IGBT升降压斩波电路设计(纯电阻负载)设计条件:(1)输入直流电压,Ud=50V;(2)输出功率:300W(3)开关频率5KHZ(4)占空比10%-50%(5) 输出电压脉率:小于10%1.2 设计要求1,分析题目要求,提出2-3种实现方案,比较并确定主电路结构和控制结构方案;2,设计主电路原理图,触发电路原理图,并设置必要的保护电路;3,参数计算,选择主电路及保护电路元件参数4,利用仿真软件MATLAB等进行电路优化;5,最好可以建模并仿真完成相关的设计电路。

IGBT降压斩波电路设计解读

IGBT降压斩波电路设计解读

IGBT降压斩波电路设计解读首先,需要明确电路中的主要元件,包括IGBT晶体管、电感、电容和负载电阻。

IGBT晶体管是一种结合了普通MOSFET和双极型晶体管的半导体元件,可用作开关。

电感和电容则构成了滤波电路,用于减小电流和电压的纹波。

负载电阻是电路的输出负载,用于消耗电能。

IGBT降压斩波电路的工作原理如下:输入直流电压经过输入电感和滤波电容后,进入IGBT晶体管。

IGBT晶体管根据控制信号开关,将输入电压的波形转换为脉冲状的输出电压。

然后,经过输出电感和输出滤波电容进一步滤波,最后通过负载电阻供给负载。

控制信号由控制电路生成,通过与电压、电流进行反馈控制来实现输出电压的稳定调节。

在设计IGBT降压斩波电路时,需要考虑以下几个方面:1.输入电压范围:确定所需的输入电压范围,以便确定合适的IGBT和电感、电容参数。

2.输出电压和电流需求:根据负载的电压和电流需求,选择合适的负载电阻和电感、电容参数。

3.电路保护措施:考虑过压、过流等保护措施,以保护电路和负载。

4.控制电路设计:设计一个稳定可靠的控制电路,通过采样反馈信号对输出电压进行精确控制。

5.散热设计:IGBT晶体管的工作产生热量,需要适当散热,保证电路的稳定性和长寿命。

IGBT降压斩波电路的设计可以采用计算和仿真相结合的方法。

首先,使用电路分析工具进行理论计算,根据输入电压、输出电压和负载电流的需求计算出电感、电容和负载电阻的参数。

然后,使用电路仿真软件进行验证,模拟电路工作的波形和性能。

根据仿真结果进行调整和优化,直至满足设计要求。

除了设计之外,IGBT降压斩波电路的实际搭建和测试也是至关重要的。

在搭建电路时,应注意电路布局的合理性,减小信号干扰和串扰。

在测试时,可以测量输入输出电压、电流和负载电阻,通过对比实测数据和设计理论值来验证电路性能。

综上所述,IGBT降压斩波电路设计涉及多个方面的考虑,包括输入输出电压、电流需求、保护措施、控制电路设计和散热设计等。

IGBT降压斩波电路设计..

IGBT降压斩波电路设计..

目录摘要 (1)1前言 (1)2方案确定 (2)3主电路设计 (2)3.1 主电路方案 (2)3.2 工作原理 (3)3.3参数分析 (4)4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)5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)6保护电路设计 (11)6.1 过压保护电路 (11)6.1.1主电路器件保护 (11)6.1.2负载过压保护 (12)6.2 过流保护电路 (13)7系统仿真及结论 (14)7.1 仿真软件的介绍 (14)7.2仿真电路及其仿真结果 (14)心得体会 (16)参考文献 (17)致谢 (18)IGBT降压斩波电路设计摘要:直流-直流变流电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电,包括直接直流电变流电路和间接直流电变流电路。

直接直流电变流电路也称斩波电路,它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电,一般是指直接将直流电变为另一直流电,这种情况下输入与输出之间不隔离。

间接直流变流电路是在直流变流电路中增加了交流环节,在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离,因此也称带隔离的直流-直流变流电路或直-交-直电路。

直流斩波电路的种类有很多,包括六种基本斩波电路:降压斩波电路,升压斩波电路,升降压斩波电路。

Cuk斩波电路,Sepic斩波电路和Zeta斩波电路,利用不同的斩波电路的组合可以构成符合斩波电路,如电流可逆斩波电路,桥式可逆斩波电路等。

利用相同结构的基本斩波电路进行组合,可构成多相多重斩波电路。

关键字:IGBT 直流斩波降压斩波1前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。

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。

IGBT降压斩波电路设计

IGBT降压斩波电路设计

目录摘要 (1)1前言 (1)2 方案确定 (2)3主电路设计 (2)3.1 主电路方案 (2)3.2 工作原理 (3)3.3参数分析 (4)4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)5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)6保护电路设计 (11)6.1 过压保护电路 (11)6.1.1 主电路器件保护 (11)6.1.2 负载过压保护 (12)6.2 过流保护电路 (13)7系统仿真及结论 (13)7.1 仿真软件的介绍 (14)7.2仿真电路及其仿真结果 (14)心得体会 (15)参考文献 (16)致谢 (17)IGBT降压斩波电路设计摘要:直流-直流变流电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电,包括直接直流电变流电路和间接直流电变流电路。

直接直流电变流电路也称斩波电路,它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电,一般是指直接将直流电变为另一直流电,这种情况下输入与输出之间不隔离。

间接直流变流电路是在直流变流电路中增加了交流环节,在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离,因此也称带隔离的直流-直流变流电路或直-交-直电路。

直流斩波电路的种类有很多,包括六种基本斩波电路:降压斩波电路,升压斩波电路,升降压斩波电路。

Cuk斩波电路,Sepic斩波电路和Zeta斩波电路,利用不同的斩波电路的组合可以构成符合斩波电路,如电流可逆斩波电路,桥式可逆斩波电路等。

利用相同结构的基本斩波电路进行组合,可构成多相多重斩波电路。

关键字:IGBT 直流斩波降压斩波1前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。

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。

IGBT降压斩波电路设计

IGBT降压斩波电路设计

1引言1.1 直流斩波电路的意义及功能直流斩波电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电,也称为直接直流-直流变换器。

直流斩波电路一般是指直接将直流电变为另一直流电的情况,不包括直流-交流-直流的情况。

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。

1.2 本人所做的工作这里首先讨论了降压斩波电路主电路的工作原理及器件的参数选择、额定参数计算,并设计了PWM(脉冲宽度调制)控制方式的降压电路,并应用Matlab的可视化仿真工具Simulink,对该降压斩波主电路进行了建模,并对仿真结果进行了分析,既避免了繁琐的绘图和计算过程,又尝试得到了一种直观、快捷分析直流变换电路的新方法。

2 系统总体方案1.1设计课题IGBT直流降压斩波电路设计1.2课程设计目的1.加深理解《电力电子技术》课程的基本理论2.掌握电力电子电路的一般设计方法,具备初步的独立设计能力3.学习MATLAB仿真软件及各模块参数的确定1.3设计要求1.电源电压:直流U d =100V2.输出功率:400W3.占空比5.0=α4.开关频率5KHz5.L=100mH 2.4 主电路及其原理降压斩波电路的原理图如图2-1所示。

该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。

图2-1中,为在V 关断时给负载中的电感电流提供通道,设置了续流二极管VD 。

若负载中无反电动势时,只需令E M =0。

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课程设计任务书学生姓名:专业班级:指导教师:工作单位:题目:IGBT降压斩波电路设计(纯电阻负载)设计条件:1、输入直流电压:Ud=150V2、输出功率:250W3、开关频率4KHz4、占空比5%~50%5、输出电压脉率:小于5%要求完成的主要任务: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;4、通过答辩。

时间安排:2012.12.24-12.29指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日目录1原理分析及电路设计 (1)1.1IGBT降压斩波电路组成 (1)1.2主电路工作原理及结构说明 (1)2各模块电路设计 (3)2.1主电路带纯电阻负载 (3)2.2控制电路 (4)2.3驱动电路 (6)2.4保护电路 (7)2.5各器件参数确定 (8)3系统仿真及结果分析 (10)3.1建立仿真电路模型 (10)3.2设置仿真参数 (11)3.3仿真结果分析 (14)3.4结论 (16)心得体会 (17)参考文献 (18)I GBT 降压斩波电路设计1原理分析及电路设计1.1IGBT 降压斩波电路组成直流-直流变流电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电,包括直接直流变流电路和间接直流变流电路,IGBT 降压斩波电路是直接直流变流电路。

直流降压斩波电路不需要输入输出间的隔离。

直流电压变换电路主要可控器件为全控器件IGBT ,其所带负载可为阻性感性以及容性。

与一般电子电路结构类似,直流降压斩波电路主要分为三个部分,分别为主电路模块,控制电路模块和驱动电路模块。

电路的结构框图如图1所示。

图1 电路结构框图除了上述主要结构之外,还必须考虑电路中电力电子器件的保护,以及控制电路与主电路的电器隔离。

1.2主电路工作原理及结构说明典型降压斩波电路的原理图如图2所示。

图2 降压斩波电路原理图E M典型降压斩波电路主电路由直流电源E ,全空型器件IGBT-V,普通单向导通二极管VD 及电感组成。

其中IGBT 作为开关器件使用,二极管起续流的作用,同时为了使负载电流脉动小,电感的L 的值一般非常大。

如图3所示,IGBT 在控制电路触发信号的作用下导通与关断。

导通时,二极管截止,电流o i 流过大电感L ,电源给电感L 充电,同时为负载供电。

而IGBT 截止时,电感L 开始放电为负载供电,二极管VD 导通,形成回路L-R-m E -VD 。

通过控制触发电路的触发时间,IGBT 以这种方式不断重复导通和关断,而电感L 足够大,使得负载电流连续,而电压断续。

从输出电压波形图上计算输出电压平均值,可知输出电压的平均值减小了。

输出电压与输入电压之比α由控制信号的占空比来决定。

因此可以通过控制触发电路触发信号的参数来控制α的大小,从而控制输出电压的大小。

因为10<<a ,所以输出电压始终小于输入电压,该电路为降压斩波电路。

降压斩波的典型波形如下图所示。

图3 降压斩波电路工作波形图降压斩波电路可以带多种,带不同的负载则工作在不同的状态。

可带感性、容性、阻性以及带反电动势负载。

图3为典型降压斩波电路反电动势负载的工作波形。

反电动势负载有电流断续和电流连续两种工作状态。

分别如图3中a )和b )所示。

由输出电压的波形图可知,在电流断续与连续的情况下输出电压的平均值都与负载无关,其大小为:(1)on T 表示导通的时;off T 表示截止的时间 ;a 表示导通时间占空比。

对于输出电流,当E U o >时电流连续,输出电流平均值大小为:(2)E E TtE t t t U α==+=on off on on o RE U I Mo o -=i G i当Uo<E 时,电流既无法通过IGBT 也无法通过二极管。

于是便出现了电流断续的现象。

一般不希望出现电流断续的现象,因此需要通过控制信号占空比的调节来维持负载的电流。

当 11-->σσe e m a 电流断续,反之则电流连续。

其中στσa t TT t t E E m T m ====111;/;/。

2各模块电路设计2.1主电路带纯电阻负载带纯电阻负载降压斩波电路如图4所示。

0i图4 带电阻降压斩波电路(1)工作原理:当触发脉冲使V 导通时,电源E 向负载供电,续流二极管VD 因承受反向电压而关断,因此形成回路E-V-L-R-E 。

同时电容C 被充电,电感L 在蓄积能量。

在V 导通的时间on T 内回路电流0i 增大,由于电感值很大,所以在回路中形成的的电流0i 的大小几乎无变化。

输出电压为0U ,极性为上正下负。

当触发脉冲使V 关断时,电源E 不再向负载供电时。

由于电感的电流不能突变,此时二极管VD 承受反压导通续流,使回路中的电流逐渐减小,消耗在负载电阻上。

当电感的的能量释放到使流过电感的电流小于0i 时,电容C 开始放电,与流过电感的电流叠加保持负载电流基本不变。

整个关断过程即是电感通过回路L-R-VD-L 释放能量和电容通过回路C-R-C 放电的过程,在V 关断时间off T 内留过负载电阻的电流0i 和其两端的电压0U 基本不变。

在上述两种工作状态下降压斩波电路的工作波形如图5所示。

GE UVD U0U图5 降压斩波电路工作波形(纯电阻负载)其中GE U 为IGBT 的栅极G 和射极E 两端的电压,VD U 为二极管VD 两端的电压,0U 为负载两端的输出电压,占空比T T a on / 。

上述波形是在各器件工作在理想状态下的波形。

IGBT 没有导通和关断延迟,也没有导通压降和漏电流;非线性元件电感和电容都工作在线性区,即在导通和关断过程中不出现饱和现象;且电感电容的值足够大,使输出电压基本无脉动。

2.2控制电路由典型降压斩波电路可知,输出电压0U 的大小由占空比a 控制,所以通过调节占空比a 就可以调节输出电压的大小。

斩波电路中有三种调节占空比方式:1)保持开关周期T 不变,调节开关导通时间ton ,称为脉冲宽度调制或脉冲调宽型: 2)保持导通时间不变,改变开关周期T ,成为频率调制或调频型; 3)导通时间和周期T 都可调,是占空比改变,称为混合型。

其中第一种是最常用的方法,其调节占空比的实质是给全控器件IGBT 的栅极G 和射极E 之间所加电压在一个开关周期内大于开启电压)(th GE U 的时间ton 的大小,即调节脉冲宽度。

PWM 控制信号的产生方法有很多,有与IGBT 相适配的专用触发芯片SG3525。

SG3525是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片,它简单可靠及使用方便灵活,输出驱动为推拉输出形式,增加了驱动能力;内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器,有过流保护功能,频率可调,同时能限制最大占空比。

SG3525管脚图如图6所示。

图6 SG3525引脚图各引脚功能功能说明见附录2。

由SG3525构成的PWM控制信号产生电路如图7所示。

图7 PWM控制信号产生电路SG3525所产生的仅仅只是PWM控制信号,强度不够,不能够直接去驱动IGBT,中间还需要有驱动电路将信号放大。

另外,主电路会产生很大的谐波,很可能影响到控制电路中PWM信号的产生。

因此,还需要对控制电路和主电路进行电气隔离。

IGBT是电压驱动型电力电子器件,栅射极之间存在数千皮法的极间电容,因此控制电路产生的控制信号一般难以以直接驱动IGBT。

因此需要信号放大的电路。

另外直流斩波电路会产生很大的电磁干扰,会影响控制电路的正常工作,甚至导致电力电子器件的损坏。

因而还设计中还学要有带电器隔离的部分。

具体来讲IGBT的驱动要求有一下几点:1)动态驱动能力强,能为IGBT栅极提供具有陡峭前后沿的驱动脉冲。

否则IGBT会在开通及关延时,同时要保证当IGBT损坏时驱动电路中的其他元件不会被损坏。

2)能向 IGBT提供适当的正向和反向栅压,一般取+15 V左右的正向栅压比较恰当,取-5V反向栅压能让IGBT可靠截止。

3)具有栅压限幅电路,保护栅极不被击穿。

IGBT栅极极限电压一般为土20 V,驱动信号超出此范围可能破坏栅极。

4)当 IGBT处于负载短路或过流状态时,能在IGBT允许时间内通过逐渐降低栅压自动抑制故障电流,实现IGBT的软关断。

驱动电路的软关断过程不应随输入信号的消失而受到影响。

IGBT的驱动多采用专用的混合集成驱动器。

可以选择EXB841或EX840驱动芯片。

驱动电路如图8所示。

图8 驱动电路保护电路主要是依靠EXB841及其相配合的故障信号封锁电路。

驱动电路中VZ5起保护作用,避免EXB841的6脚承受过电压,通过VD1检测是否过电流,接VZ3的目的是为了改变EXB模块过流保护起控点,以降低过高的保护阀值从而解决过流保护阀值太高的问题。

R1和C1及VZ4接在+20 V电源上保证稳定的电压。

VZ1和VZ2避免栅极和射极出现过电压,电阻Rge是防止IGBT误导通。

针对 EXB840存在保护盲区的问题,可如图8所示将EXB841的6脚的超快速恢复二极管VDI换为导通压降大一点的超快速恢复二极管或反向串联一个稳压二极管,也可采取对每个脉冲限制最小脉宽进行封锁,从而保证软关断的顺利进行。

该电路解决了EXB841存在的过电流保护无自锁功能这一问题。

经过试验发现该电路在正常工作时,可以通过EXB841的3脚发出+15V和-5V电压信号驱动IGBT开通和关断,当IGBT发生过流时该电路能可靠地进行软关断。

针对EXB841软关断保护不可靠的问题,可以在EXB841的5脚和4脚间接一个可变电阻,4脚和地之间接一个电容,都是用来调节关断时间,保证软关断的可靠性。

针对负偏压不足的问题,可以考虑提高负偏压。

一般采用的负偏压是-5V,可以采用-8V的负偏压(当然负偏压的选择受到IGBT栅射极之间反向最大耐压的限制)。

图8下半部分所示为故障信号的封锁电路。

当IGBT正常工作时EXB841的5脚是高电平,此时光耦6N137截止,其6脚为高电平,从而V1导通,于是电容C6不充电,NE555 P 的3脚输出为高电平,输人信号被接到15脚,EXB841正常工作驱动IGBT。

当EXB841检测到过电流时EXB841的5脚变为低电平,于是光耦导通使V1截止,+5V 电压经凡和R4对几充电,R5和R,的总阻值为90KΩ,C6为100 pF,经过5 us后NE555P 的3脚输出为低电平,通过与门将输人信号封锁。

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