[毕业设计精品]降压直流斩波电路实验装置

[毕业设计精品]降压直流斩波电路实验装置内容摘要：

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。 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. 对整流出来的电压进行傅里叶变换得，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。 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DD5导通，DD4截止，电压上正下负。 当同名端为负时DD5截止，DD4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）。 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。 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VDVD3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。 图 4 由分立 元件组成的 驱动电路 当驱动信号为零时，VT1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。 这种电路适用于驱动占空比小于50%的高频场合。 （1）芯片介绍及功能原理图 EXB841芯片是单列直插式结构，如图5所示，各引脚的功能见表1。 图5中3脚为驱动的输出端，通过电阻Rg接被驱动的IGBT的栅极；4脚用于外接电容，防止电流保护电路的误动作；5脚为过电路保护电路的输出信号，低电平有效；6脚接IGBT 的集电极，通过检测Uce的大小来判断是否发生短路或集电极电流过大，从而进行自动保护。 EXB841的功能块图如图6所示。 图5 EXB841 芯片引脚图引脚号功能引脚号功能1与用于反向偏置电源的滤波电容连接8悬空2电源（+20V）9电源地3驱动输出端11悬空4用于连接外部电容，以防止过流保护电路的误动作（绝大部分场合不需要此电路）14驱动信号输入（）端5过流保护输出端15驱动信号输入（+）端6集电极电压输出端表1 EXB841的引脚功能表图6 EXB841的功能块图 （2）电路原理。