升压斩波电路设计.doc

安徽矿业职业技术学院
课程设计任务书
课程名称电力电子技术
题目升压斩波电源设计
专业班级电气自动化 104
学生姓名张文武学号 2
指导老师
审批
任务书下达日期 2012 年 5 月 17 日
设计完成日期 2012 年 5 月 28 日
设计内容与设计要求
输入直流电源:
24V10%
直流输出电压:
320V 电压在电流额定值之内保持不变
直流输出电流额定值10A

选择一个单片机构成一个系统
斩波电路的选择
IGBT电流、电压额定的选择
电力二极管,电抗器电感值的计算
保护电路的设计
触发电路的设计
画出完整的主电路原理图和控制电路原理图
写出控制流程
列出主电路所用元器件的明细表

给出整体设计框图,画出系统的完整的原理图(用protel99软件绘制);
说明所选器件的型号,参数。
给出具体电路画出电路原理图;

引言
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,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、、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。但以 IGBT为功率器件的直流斩波电路在实际应用中需要注意以下问题:
(1)系统损耗的问;
(2)栅极电阻;
(3)驱动电路实现过流过压保护的问题。
第一章逆变电源工作原理
DC/AC变换采用单相输出,全桥逆变形式,为减小逆变电源的体积,降低成本,输出使用工频LC滤波。由4个IRF740构成桥式逆变电路,IRF740最高耐压400V,电流10A,功耗125W,利用半桥驱动器IR2110提供驱动信号,其输入波形由SG3524提供,同理可调节该SG3524的输出驱动波形的D<50%,保证逆变的驱动方波有共同的死区时间。
IR2110是IR公司生产的大功率MOSFET和IGBT专用驱动集成电路,可以实现对MOSFET和IGBT的最优驱动,兼有光耦隔离和电磁隔离的优点,同时还具有快速完整的保护功能,可以提高控制系统的可靠性,减少电路的复杂程度。是中小功率变换装置中驱动器件的首选。
LO(引脚1):(引脚2):公共端
Vcc(引脚3):低端固定电源电压 Nc(引脚4): 空端
Vs(引脚5):高端浮置电源偏移电压 VB (引脚6):高端浮置电源电压
HO(引脚7):高端输出 Nc(引脚8): 空端
VDD(引脚9):逻辑电源电压 HIN(引脚10): 逻辑高端输入
SD(引脚11):关断 LIN(引脚12):逻辑低端输入
Vss(引脚13):逻辑电路地电位端,其值可以为0V
Nc(引脚14):空端
IR2110的内部结构和工作原理框图如图6所示。图中HIN和LIN为逆变桥中同一桥臂上下两个功率MOS的驱动脉冲信号输入端。SD为保护信号输入端,当该脚接高电平时,IR2110的输出信号全被封锁,其对应的输出端恒为低电平;而当该脚接低电平时,IR2110的输出信号跟随HIN和LIN而变化,在实际电路里,该端接用户的保护电路的输出。HO和LO是两路驱动信号输出端,驱动同一桥臂的MOSFET。
IR2110的自举电容选择不好,容易造成芯片损坏或不能正常工作。VB和VS之间的电容为自举电容。,才能够正常工作,要么采用小容量电容,以提高充电电压,要么直接在VB和VS之间提供10~20V的隔离电源,本电路采用了1μF的自举电容。
为了减少输出谐波,逆变器DC/AC部分一般都采用双极性调制,即逆变桥的对管是高频互补通和关断的。
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逆变桥部分,采用IGBT作为功率开关管。由于IGBT寄生电容和线路寄生电感的存在,同一桥臂的开关管在开关工作时相互会产生干扰,这种干扰主要体现在开关管门极上。如图3实际电路中,IR2110的输出推挽电路,这个电压尖刺幅值随母线电压VB、VS和负载电流的增大而增大,可能达到足以导致T2瞬间误导通的幅值,这时桥臂就会形成直通,造成电路烧毁。同样地,当T2开通时,T1的门极也会有电压尖刺产生。带有门极关断箝位电路的驱动电路通过减小RS和改善电路布线可以使这个电压尖刺有所降低,但均不能达到可靠防止桥臂直通的要求。本文将提出一种门极关断箝位电路,通过在开关管驱动电路中附加这种电路,可以有效地降低上述门极尖刺。门极关断箝位电路由MOSFET管MC1和MC2,MC1门极下拉电阻RC1和MC2