畢設(shè)之開關(guān)電源設(shè)計

1、 綜 合 課 程 設(shè) 計開 關(guān) 電 源 設(shè) 計 院系、部： 姓 名： 班 級： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日·北京 目 錄任務(wù)書-3設(shè)計根本條件-3論文摘要-3關(guān)鍵詞-3原理框圖-3開關(guān)電源主電路的設(shè)計-3電壓型半橋逆變工作原理-3IGBT管的電壓電流市場計算與選擇-4驅(qū)動控制電路的設(shè)計-7緩沖保護(hù)電路的設(shè)計-8器件參數(shù)-9設(shè)計體會-9參考文獻(xiàn)-9任務(wù)書1 設(shè)計整流與逆變主電路，計算參數(shù)并選擇器件2 驅(qū)動控制電路的設(shè)計3 緩沖保護(hù)電路的設(shè)計4 繪制原理圖設(shè)計根本條件輸入 / 輸出電壓：單相220V AC/ 28VDC輸出電流：100A 28V論文摘要這次設(shè)計應(yīng)用了全控型器件IGBT來完

2、成開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計，電壓型半橋式逆變電路構(gòu)成開關(guān)電源主電路，采用EXB系列驅(qū)動電路模塊為IGBT驅(qū)動、CW494PWM為控制芯片共同構(gòu)成驅(qū)動控制電路。關(guān)鍵詞IGBT 半橋式逆變電路 EXB驅(qū)動原理框圖 開關(guān)電源主電路的設(shè)計一） 電壓型半橋逆變工作原理電壓型逆變的特點是輸出電壓矩形波、輸出電流近似正弦。當(dāng)IGBT二管均不觸發(fā)截止時，通過電容C1、C2 分壓，電容二端均為1/2 U。當(dāng)IGBT1管觸發(fā)導(dǎo)通時，U經(jīng)IGBT1管VI1，高頻變壓器一次側(cè)對C2充電，C1上電壓通過VI1管對變壓器放電；VI2導(dǎo)通VI1關(guān)斷時，U經(jīng)VI2、變壓器對C1充電，C2通過VI2管對變壓器放電。由于C1、C2電容

3、量大，器件交替觸發(fā)通斷頻率高，電容兩端電壓可看成不變均為U/2。從理想狀態(tài)分析，逆變器輸出電壓波形為交變矩形波，幅值均為了1/2 U。感性負(fù)載時，由于電流滯后電壓，IGBT管需接反并二極管模塊內(nèi)部已有，提供無功功率與續(xù)流。實際工作時，由于IGBT管關(guān)斷需要時間，在兩管交替觸發(fā)時刻會造成兩管同時導(dǎo)通使直流電壓短路，這是絕不允許的。為此通過觸發(fā)脈沖的脈沖的脈寬調(diào)制控制，使IGBT管導(dǎo)通時間少于是1/2 T，即出現(xiàn)兩管均不導(dǎo)通的死區(qū)，通?？刂泼}寬占空比范圍為0.850.9，這種控制方式稱死區(qū)控制。二） IGBT管的電壓電流市場計算與選擇管子電壓 交流220V經(jīng)全橋整流濾波，加至逆變橋的電壓U約為28

4、0V左右，考慮余量通常選600V等級的IGBT管。管子電流19A，考慮開關(guān)損耗和裕量選50A管子。選用二管模塊結(jié)構(gòu)的IGBT管，型號為SKM 50GB123D 德國西門康公司生產(chǎn)。高頻整流 20KHz高頻交流的整流由高頻變壓器與高頻全波整流組成。高頻變壓器作用是電壓變換、功率傳遞和輸入輸出隔離。1） 高頻變壓器的參數(shù)計算原邊電壓Vs = 140V, 副邊為有中心抽頭全波整流工作方式，輸出電壓Vo= 28V ，Io=100A，頻率為20KHz，變壓器效率=0.98，調(diào)整率a1%，工作磁通密度Bw=0.3T，鐵心選用EI型（1） 視在功率。設(shè)整流電路二極管的壓降 （2） 計算Ke 和 的值。查表得

5、，方波波形系數(shù)Kf = 4 （3） 由表查得最接近的值磁心編號，并記下其他參數(shù)為型號為2-50EI，（4） 計算原邊繞組匝數(shù)Np。其中 （5） 求原邊電流Ip。（6） 求電流密度。（7） 計算原邊繞組裸線面積。 由AWG導(dǎo)線規(guī)格表查得最接近裸線面積的導(dǎo)線編號為AWG#18 計算原邊繞組電阻 計算原邊繞組銅耗為（8） 求副邊繞組匝數(shù)。 ，副邊電壓為 計算副邊繞組裸線面積 查表得最接近裸線面積為AWG#12計算副邊繞組電阻 計算副邊繞組銅耗為 在繞制變壓器時，盡量選用多股線，并使多股線截面積與上面所選的AWG#12，18截面積相等。（9） 求調(diào)整率a。調(diào)整率是導(dǎo)線內(nèi)阻的反映，也是銅耗的反映，故有

6、符合調(diào)整率a1%的要求，設(shè)計通過。下面有關(guān)鐵耗等計算，也許可以滿足總損耗限定，溫度限定的要求，在此從略。2） 高頻整流采用快恢復(fù)開關(guān)二極管，采用美國MOTOIROLA公司生產(chǎn)的超快恢復(fù)功率二極管，型號為MUR200 40CT，電流為100A，電壓為40V，反向恢復(fù)時間<50ns。 圖1開關(guān)電源主電路圖驅(qū)動控制電路的設(shè)計 圖2 驅(qū)動控制電路 圖3 EXB840周邊電路緩沖保護(hù)電路的設(shè)計圖4 R、C、D過壓吸收和柵極保護(hù)電路IGBT逆變器高頻工作，有明顯波形畸變，關(guān)斷時會造成很陡的尖峰電壓，需設(shè)計適宜的緩沖或吸收網(wǎng)絡(luò)。圖4中，二極管D的作用是讓電容在IGBT開通瞬間通過R2放電，以減少其開通

7、負(fù)擔(dān)。在IGBT關(guān)斷時，通過D給電容放電，以降低IGBT集電極的電壓上升率dv/dt。這樣，就將開關(guān)損耗從IGBT轉(zhuǎn)移到了電阻R上。雙向箝位穩(wěn)壓管2CW15A和Ro1k可提高IGBT柵極抗干擾能力。 電容值為 Ip原邊電流=20.84A，集電極電流下降時間=0.5T=25us，Vceo(所用晶體管的Vceo額定值)=600V電阻值為器件參數(shù)器件符號名稱參數(shù)封裝類型耐壓功率價格R30K1/4WR01K1/4WR1811/4WR2811/4WRg1251/4WRg2251/4WC1000uF50VC110VC210VC310uF10VC49000uF250VC59000uF250VIGBTSKM 50GB123D600VDIODEMUR200 40CT40VVT2CW15AL整流橋MDC 40A/800V800V8設(shè)計體會通過這次課程設(shè)計，我了解了一件產(chǎn)品的根本設(shè)計流程，同時，也對所學(xué)的知識有了更進(jìn)一步的了解以及體會。在設(shè)計過程中，認(rèn)識了自己的很多缺乏之處。因此，由于時間以及自身知識的欠缺，這次設(shè)計的產(chǎn)品有點粗糙，有許多缺乏之處。所以，通過這次設(shè)計，讓我受益匪淺。參考文獻(xiàn)張占松 ?開關(guān)電源的原理與設(shè)計? 電子工業(yè)出版社 1998 莫正康 ?電力電子應(yīng)用技術(shù)? 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 王維