压高,而且几乎与频率无关,具备适用于高频电路的优势.根据课题要求我们选择下列型号器件: 型 号 CCJ-1-6 3.单光耦芯片的介绍
光电耦合器以光电转换原理传输信息,由于光耦两侧是电绝缘的,所以对地电位差干扰有很强的抑制能力,同时光耦对电磁干扰也有很强的抑制能力。 1. 光耦结构 输入输出 光耦结构图 额定电压(KV) 6.3 表2 电容的参数表
标称容量(pF) 120-450 当发光二极管流过电流IF时发出红外光,光敏三极管受光激发后导通,并在外电路作用下产生电流IC
2. 光耦特点如下:
a.光耦输入阻抗小,而干扰源的内阻很大,因而分到光耦输入端的噪声很小; b.光耦是在电流状态下工作的,干扰源即使有很高的电压幅度,但由于不能提供足够的电流而被抑制掉;
c.光耦是在密封条件下工作的,因而不会受外界光的干扰
d.光耦的输入与输出回路间分布电容极小,而绝缘电阻很大,所以回路一边的干扰很难通过光耦馈送到另一边应用电路。根据课题要求我们选择下列型号器件
正向压降 VF(V) 最大 电流 输出 正向电流 传输比 饱和压降 IFMAX(mA) CTR(%) VCE(V) 反向 输入与输出 击穿电压 绝缘电压 VCEO(V) BVS (V) 发光二极管光电二极管型号 1.15 TLP-521 50 (IF=10mA) 100 0.4 (IF=5mA (IF=8 mA 55 Vce=5V) IC=2.4mA) 光耦 TLP-521的参数表 2500
4.开关晶体管的选择
VMOS场效应管(VMOSFET)简称VMOS管或功率场效应管,其全称为V型槽MOS场效应管。它是继MOSFET之后新发展起来的高效、功率开关器件。 本设计中的开关晶体管就可以选用功率场效应管VMOS。VMOS中有一种扩散型器件叫VDMOS,VDMOS兼有双极晶体管和普通MOS器件的优点。与双极晶体管相比,它的开关速度,开关损耗小;输入
阻抗高,驱动功率小;频率特性好;跨导高度线性。特别值得指明出的是,它具有负的温度系数,没有双极功率的二次穿问题,安全工作出了区大。因此,不论是开关应用还是线性应用,VDMOS都是理想的功率器件。根据课题要求我们选择下列型号器件:
型号 K727 耐压V 电流I 功率P 4KV 2A 120W 场效应管参数表
5.二极管VD的选择
在晶体管V导通间,二极管VD截止,这时VD上承受的电压为Vo (忽略V的正向饱和压降Vces)。在晶体管V导通期间,二极管VD导通,VD中流过的电流为输出电流Io与电容C充电电流之和,也就是toff期间电感L中流过的电流,即输入电流Ii= Io(Vo/ Vi)。自然在选择管子的电压、电流额定值时,都应该考虑安全因素,留有一定的余量。
Ii=10A*(320/24)=133.3A ; 耐压要3000V以上
在升压斩波电路中,二极管是起整流的作用,因为此电源是一个高频开关电源,因此可选择快速恢复硅整流二极管。根据课题要求我们选择下列型号器件:
参 数 反向恢复时间 型 号 MUR40200 ( us ) ≤0.035 平均整流电流 (A) 反向击穿电压 (V) 峰值电流 (A) 20 [9] 4000
300 表4 二极管参数表
第4章 系统的总体设计
2.1升压斩波电路模块
升压斩波电路(boost chopper)由开关晶体管V、二极管VD1、储能电感L和输出滤波电容C所组成。由于电感L上的感应电压通常高于输入电压,加上二级管的隔离作用,使得升压斩波电路的输出电压高于输入电压。输入Vi=24V直流稳压电(纹波系数少于10%),输出电压Vo=320V,电流Io=10A.,由于电感L中流过直流电流,它必须设计在最大负载电流下不至于饱和。此外,管子上所承受的电压必须在其额定电流值10以内。
RViL斩波电路VDUo脉冲源VINMOSFET NPWM控制信号C2.2 PWM控制电路及驱动电路模块
控制电路以专用PWM控制芯片SG3525为核心构成,控制电路输出占空比可调的矩形波,其占空比受Uco控制。在芯片的1脚和9脚之间接入一个反馈网络构成一个PI调节器(比例积分调节器,如),在稳态时电压调节器的入端误差应为零,即 ΔU=UR-Uf=0, UR= Uf.
如果调节可变电阻RP使Uco增大,由上式应有ΔU>0,PI调节器立即对此误差电压进行比例积分运算.于是输出电压Ue在原来的数值上增大,从而使输出占空比增大,使升压斩波电路输出电压增大,反馈电压Uf也随着增大,直至与UR相等,PI调节器的输出电压才停止增长,系统工作在新的工作点上.
DC150VU1151643567912810c310kC11RpVS5.1VOSCOUTsyncyRydischargerep-+fdcloseSG352515V驱动 VCCA13D111U2V1R5C20.1uf5.1k R3R4R9Uco10100ufD2bGNDVI 1412DIODER61kV2VGVSR10Uf
PWM控制模块图
2.3输出电压反馈电路模块 Uo
C7 D5 C8
R7UfRLC9C10 输出电压反馈图
这个电路的作用其实是得到一个反馈电压Uf反馈给PWM控制模块,达到一个稳定输出电压的目的。输出电压UO经电容降压,滤波后得到反馈电压Uf。
2.3.1滤波电路
整流电路的输出电压虽然是单一方向的,但是脉动较大,含有较大的谐波成分,不能适应大多数电子线路及设备的需要。因此,一般在整流后,还需要利用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。滤波电容容量较大,一般均采用电解电容,电容滤波电路利用电容的充、放电作用,使输出电压趋于平滑。
本设计中用的是复式滤波电路中的RCЛ型滤波电路。如下图所示:
C1RLC2UOR
UD图11RCЛ型滤波电路图
2.4电源模块
图12 电源模块图
如上图所示,输入150V直流稳压电源,经电阻R1、R2分压,送给三端温压器7815稳压,输出15V直流稳压电来PWM控制模块供电。
总结与体会
短短两周的课程设计已经结束了,通过这次的课程设计锻炼了我们的实践能力,也是对我们以后的实际工作能力的具体训练。因此对于我们这一专业的同学来说,学好电力电子技术这一门学科是非常重要的。
此次电力电子课程设计,从理论到实践,两个星期里,学到了很多的东西。同时不仅巩固了以前所学过的知识,而且还学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。这次的课程设计还让我学会了如何去培养我们的创新精神,从而不断地战胜自己,超越自己。更重要的是,我在这一设计过程中,学会了坚持不懈,不轻言放弃。
设计过程中,因为是第一次做,难免会遇到各种各样的问题。在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。我们通过查阅大量有关资料,并在小组中互相讨论,交流经验和自学,若遇到实在搞不明白的问题就会及时请教老师,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大。
在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好,但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富。
总的来说,我们的这次课程设计还算比较成功,非常感谢位颜老师的耐心指导,当然也离不开全组成员的共同努力。我相信今后不管做什么课程设计,只要大家一起多问多想多讨论,认真去做,相信都将会有所收获,都会取得成功。