电力电子技术课程设计论文-降压直流斩波电路实验装置

电力电子技术课程设计论文-降压直流斩波电路实验装置内容摘要：

G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。 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 9 V 1V 3V 2V 4C 1RU ~V zU电压进行傅里叶变换得 2 4 4 42 c o s 2 c o s 4 6 . . .3 1 5 3 5o u t i nv v t t t        ，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 D D5 导通， D D4 截止，电压上正下负。 当同名端为负时 DD5 截止， D 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）。 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。 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 VD 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。 10 R 1R 2RgVD 1VD 2 VD 3VSVT 2TPIGBTVT 11 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 14 15EX B8 41 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。 集成驱动电路 （ 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。 11 15145623194 过电流保护电路 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。