畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）低溫等離子體消毒滅菌設(shè)備的電源設(shè)計(jì)

1、2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、課題名稱：低溫等離子體消毒滅菌設(shè)備的電源設(shè)計(jì)二、指導(dǎo)老師：林波三、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1、課題概述關(guān)于低溫等離子體的消毒滅菌機(jī)理, 迄今為止人們還不能夠給出比較圓滿的答案。大多數(shù)氣體都能夠放電形成等離子體。而利用混合氣體激發(fā)等離子體, 其消毒滅菌效果往往比單一中性氣體好。低溫等離子體消毒滅菌技術(shù)的關(guān)鍵之一是其高壓高頻電源。對(duì)高壓高頻電源的最重要的要求是體積小，重量輕，易于控制和高可靠性。傳統(tǒng)的高壓電源因其體積和重量都比較大，且可靠性較低，不能滿足各種實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合的要求。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，采用正弦波脈沖寬度（spwm）調(diào)制的高壓逆變電源可以達(dá)到上述要求，從而能較好地提

2、高低溫等離子體消毒滅菌技術(shù)的系統(tǒng)水平。本課題就是設(shè)計(jì)一個(gè)spwm調(diào)制的高壓逆變電源，應(yīng)用于低溫等離子體消毒滅菌設(shè)備。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1）設(shè)計(jì)內(nèi)容l 簡(jiǎn)單說(shuō)明各種低溫滅菌方法的優(yōu)缺點(diǎn)，闡述等離子體低溫滅菌的突出優(yōu)越性，然后稍加展開(kāi)說(shuō)明離子體低溫消毒滅菌的原理；l 闡述等離子體的物理效應(yīng)和應(yīng)用；l 簡(jiǎn)單論述系統(tǒng)構(gòu)成；l 簡(jiǎn)單論述低溫等離子體消毒滅菌系統(tǒng)對(duì)高壓高頻電源的要求；l 分析高壓高頻電源的系統(tǒng)組成，進(jìn)行系統(tǒng)論證、主要電路模塊的功能論證；l 對(duì)高壓高頻電源的系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)，對(duì)各部分電路進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。l 設(shè)計(jì)并說(shuō)明對(duì)高壓高頻電源的系統(tǒng)及各部分電路進(jìn)行調(diào)試的方法和步驟；l 指明高壓高頻

3、電源可能存在的問(wèn)題，說(shuō)明解決的方法與途徑。*（要求學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)電力電子技術(shù)）2）設(shè)計(jì)要點(diǎn)：a) 本設(shè)計(jì)是基于spwm脈寬調(diào)制技術(shù)的全橋高頻逆變電路的一整套高壓高頻電源。38b) 指標(biāo)要求順序：可靠、高精度、體積小、重量輕、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、低成本、低能c) 耗、低電磁污染。3）系統(tǒng)組態(tài)：a) 服務(wù)對(duì)象等離子體發(fā)生器；b) 市電整流和濾波電路，獲得需要的直流電源；c) 直流斬波電路，獲得可調(diào)的從0伏開(kāi)始的直流電源；d) 基于spwm脈寬調(diào)制技術(shù)的全橋高頻逆變電路和低通濾波器，獲得頻率可變的高頻電壓。其中正弦波發(fā)生器的設(shè)計(jì)可以選用成熟電路（幾片集成電路組合設(shè)計(jì)）或自行設(shè)計(jì)電路。spwm控制電路可以自行設(shè)計(jì)

4、或選用國(guó)外的專用芯片（例如lm4651）進(jìn)行設(shè)計(jì)；e) 高頻升壓變壓器，獲得高頻高壓的正弦電壓。4）系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)：輸出電壓幅度變化范圍：；輸出電壓頻率變化范圍：；系統(tǒng)正常工作環(huán)境溫度范圍：-1040；市電電源供電。四、設(shè)計(jì)參考書(shū)與期刊雜志：1）等離子體技術(shù)及應(yīng)用 趙青等編著2）電力電子技術(shù) 王兆安，黃俊主編3）電子技術(shù) 康華光主編4）傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) 余成波，胡新宇，趙勇主編5）電工手冊(cè)6）電子元件手冊(cè)7）物理學(xué)報(bào)8）自動(dòng)控制技術(shù) 楊公源主編五、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求 1、 封面2、 目錄3、 內(nèi)容摘要(200400字左右，中英文)4、 引言5、 正文（設(shè)計(jì)方案比較與選擇，設(shè)計(jì)方案原理、計(jì)算、

5、分析、論證，設(shè)計(jì)結(jié)果的說(shuō)明及特點(diǎn)）6、 結(jié)束語(yǔ)7、 附錄(參考文獻(xiàn)、圖紙、材料清單等)六、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程安排第12周：方案設(shè)計(jì)討論，教師輔導(dǎo)；第3 周：分系統(tǒng)方案論證、設(shè)計(jì)初稿；第45周：分系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)初稿；第6周：第一次檢查，討論并改寫(xiě)文稿；第7周：第二次檢查，完善文稿輔導(dǎo)答辯；第8周：設(shè)計(jì)書(shū)成績(jī)?cè)u(píng)定、答辯。七、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及論文要求1、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯要求答辯前三天，每個(gè)學(xué)生應(yīng)按時(shí)將畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)或畢業(yè)論文、專題報(bào)告等必要資料交指導(dǎo)教師審閱，由指導(dǎo)教師寫(xiě)出審閱意見(jiàn)。學(xué)生答辯時(shí)對(duì)自述部分應(yīng)寫(xiě)出書(shū)面提綱，內(nèi)容包括課題的任務(wù)、目的和意義，所采用的原始資料或參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和主要方法、成果結(jié)論和

6、評(píng)價(jià)。答辯小組質(zhì)詢課題的關(guān)鍵問(wèn)題，質(zhì)詢與課題密切相關(guān)的基本理論、知識(shí)、設(shè)計(jì)與計(jì)算方法、實(shí)驗(yàn)方法、測(cè)試方法，鑒別學(xué)生獨(dú)立工作能力、創(chuàng)新能力。2、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文要求文字要求:說(shuō)明書(shū)要求打印(除圖紙外)，不能手寫(xiě)。文字通順，語(yǔ)言流暢，排版合理，無(wú)錯(cuò)別字，不允許抄襲。圖紙要求:按工程制圖標(biāo)準(zhǔn)制圖，圖面整潔，布局合理，線條粗細(xì)均勻，圓弧連接光滑，尺寸標(biāo)注規(guī)范，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫(xiě)。曲線圖表要求：所有曲線、圖表、線路圖、程序框圖、示意圖等不準(zhǔn)用徒手畫(huà)，必須按國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)或工程要求繪制。湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要針對(duì)傳統(tǒng)的消毒裝置存在的缺陷和目前技術(shù)的發(fā)展，本文利用介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生等離子

7、體原理，研制一種等離子體消毒電源，提出了一種基于spwm脈寬調(diào)制技術(shù)，利用lm4651驅(qū)動(dòng)器的pwm控制能力的全橋高頻逆變電路，獲得頻率可調(diào)的高頻電壓，從而能較好地提高低溫等離子體消毒滅菌技術(shù)的系統(tǒng)水平。這種新的消毒電源的研究方法，使電源裝置具有體積小、效率高、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，使得等離子體殺菌滅度具有更為普遍的意義。關(guān)鍵詞：介質(zhì)阻擋放電；等離子體；spwm脈寬調(diào)制；lm4651；高頻逆變 abstractin traditional sterilization device the weakness and at present the development of technology, t

8、his paper using dielectric barrier discharge produce plasma principle, research and develop a plasma disinfection power supply, put forward based on spwm pulse width modulation technology, using pwm control ability lm4651 drive the whole bridge of high frequency inverter circuits , obtain frequency

9、adjustable high frequency voltage, and a good way to develop the low temperature plasma disinfection technology system level this new disinfection power research method, the power equipment has small volume efficiency many advantages such as high reliability, making the plasma sterilization degree h

10、as more of general significancekeywords: dielectric barrier discharge; plasma; spwm pulse width modulation; lm4651; high frequency inverter湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄摘要iabstractii第一章 緒論21.1 低溫等離子消毒電源的提出21.2 低溫等離子體的概念及原理21.3 低溫等離子體滅菌器的優(yōu)勢(shì)3第二章 電路的整體設(shè)計(jì)42.1 結(jié)構(gòu)框圖42.2 設(shè)計(jì)思路4第三章 電路模塊分析與論證63.1 單相全控整流濾波電路63.1.1 整流模

11、塊介紹63.1.2 濾波電路73.2.1 元器件的選擇103.3 lc濾波電路133.4 高頻升壓電路153.4.1 變壓器的概述153.4.2 變壓器的原理153.4.3 變壓器的設(shè)計(jì)16第四章 控制電路的分析與論證204.1 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路204.2 spwm驅(qū)動(dòng)電路224.2.1 spwm控制技術(shù)224.2.2 spwm波的生成244.3相應(yīng)的顯示電路及輔助電路274.3.1 頻率表的選擇27湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4.3.2 輸出電壓顯示儀的選擇284.4 輔助電源29第五章 pwm控制芯片315.1 lm4651介紹32參考文獻(xiàn)35心得體會(huì)36致謝37附錄38元器

12、件清單39湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 緒論1.1 低溫等離子消毒電源的提出低溫等離子體在工業(yè)上的應(yīng)用具有十分廣闊的前景。目前,研究較多的是在大氣壓下，以介質(zhì)阻擋電暈放電產(chǎn)生離子體。本文是利用等離子體能夠消毒的原理,并且針對(duì)現(xiàn)實(shí)中傳統(tǒng)的消毒殺菌技術(shù)存在的缺陷限制,設(shè)計(jì)了低溫等離子消毒電源,而介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生等離子體的效果直接與電源的電壓、頻率和波形相關(guān)。所以高電壓、高頻率的低溫等離子消毒電源的設(shè)計(jì)是本課題的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。1.2 低溫等離子體的概念及原理等離子的概念：等離子體屬于物理概念,是自然界中存在的繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質(zhì)第四態(tài)，它是氣體在放電過(guò)程中產(chǎn)生大量的正負(fù)帶電粒子、電

13、子和中性粒子以及自由基組成的表現(xiàn)出集體行為的一種準(zhǔn)中性氣體。當(dāng)外加電壓達(dá)到氣體的著火電壓時(shí)，氣體分子被擊穿，產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基在內(nèi)的混合體。放電過(guò)程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個(gè)體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，所以稱為低溫等離子體，也叫非平衡態(tài)等離子體。等離子消毒電源的原理關(guān)于低溫等離子體的消毒滅菌機(jī)理, 迄今為止人們還不能夠給出比較圓滿的答案。大多數(shù)氣體都能夠放電形成等離子體。而利用混合氣體激發(fā)等離子體, 其消毒滅菌效果往往比單一中性氣體好。 根據(jù)早期的實(shí)驗(yàn)，相繼出現(xiàn)了各種有關(guān)機(jī)理的假說(shuō)?？v觀各種假說(shuō)，無(wú)論是從物理還是化學(xué)方面對(duì)消毒機(jī)理進(jìn)行探索，歸根到底不外乎有以下三種：1)

14、 等離子體形成過(guò)程中產(chǎn)生大量紫外線直接破壞微生物的基因物質(zhì)；2) 紫外光子固有的光解作用打破微生物分子的化學(xué)鍵，最后生成揮發(fā)性的物，如co、chx；3) 通過(guò)等離子體的刻蝕作用，即等離子體中活性物質(zhì)與微生物體內(nèi)的蛋白和核酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，能夠摧毀微生物和擾亂微生物的生存功能。 也有部分學(xué)者認(rèn)為等離子體對(duì)細(xì)菌具有殺滅作用是上述作用合力的結(jié)果，大多數(shù)氣體都能放電形成等離子體。1.3 低溫等離子體滅菌器的優(yōu)勢(shì)等離子體消毒滅菌技術(shù)幾乎具備了一種理想殺菌消毒法的全部條件：1 其滅菌速度快，可大大提升被滅菌器械的利用率，方便于醫(yī)院進(jìn)行連臺(tái)手術(shù)。2 大幅度的減少對(duì)醫(yī)療器械傷害，有效的延長(zhǎng)了器械的使用壽命。3

15、由于其滅菌原理的更新，已經(jīng)跨入綠色環(huán)保的行列。4 與高壓蒸汽滅菌、干熱滅菌相比，滅菌時(shí)間短；5 與1,2-亞易記氧為主體的化學(xué)滅菌相比，操作溫度低，能夠廣泛應(yīng)用于各種材料和物品的滅菌；6 特別是在切斷電源后，產(chǎn)生的各種活性粒子能夠在數(shù)毫秒內(nèi)消失，無(wú)需通風(fēng)，同時(shí)，滅菌后的器械沒(méi)有藥物殘留不會(huì)對(duì)操作人員構(gòu)成傷害，安全可靠；目前國(guó)內(nèi)外已將這一技術(shù)廣泛應(yīng)用于包括食品加工和醫(yī)療衛(wèi)生在內(nèi)的諸多領(lǐng)域。常用滅菌設(shè)備的使用及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比：滅菌技術(shù)設(shè)備名稱配套設(shè)備適用物品耗能時(shí)間效率廢氣排放物品損耗溫度化學(xué)殘留等離子體滅菌等離子滅菌器220v或380v非液體類少較短無(wú)無(wú)室溫?zé)o高溫蒸汽滅菌蒸汽滅菌柜蒸汽鍋爐畏熱畏濕物

16、品無(wú)法用高較短有廢蒸汽排放高溫?fù)p耗高(115135)無(wú)eo/cfc滅菌環(huán)氧乙烷滅菌柜殘留分解裝置非液體類較少很長(zhǎng)有eo/cfc廢氣較少低（65左右）有消毒液浸泡消毒清洗機(jī)220v電源不銹鋼、塑料少較長(zhǎng)有化學(xué)廢水化學(xué)銹蝕室溫有紫外線臭氧消毒紫外/臭氧消毒柜220v電源物品表面消毒少較長(zhǎng)有臭氧產(chǎn)生無(wú)室溫?zé)o第二章 電路的整體設(shè)計(jì)2.1 結(jié)構(gòu)框圖低溫等離子體消毒滅菌電源主要有主電路和控制電路兩部分組成，其中:主電路由單相全控整流濾波電路、spwm控制的dc/ac高頻逆變電路、lc濾波電路及高頻升壓電路組成。控制電路由單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、spwm驅(qū)動(dòng)電路、基準(zhǔn)正弦波發(fā)生電路、頻率調(diào)節(jié)電路、過(guò)流過(guò)壓保護(hù)電

17、路以及相應(yīng)的顯示電路組成。圖2-1 電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2 設(shè)計(jì)思路1. 整流濾波部分輸入220v單相工頻電源，采用由4 個(gè)晶閘管組成的全橋可控整流電路，經(jīng)整流濾波后輸出為略帶紋波的直流電壓；2. 逆變部分采用電壓型全橋逆變電路，由四個(gè)橋臂,可以看成兩個(gè)半橋電路組合而成。每個(gè)橋臂都由一個(gè)igbt和與它反并聯(lián)的二極管組成。可調(diào)直流電壓經(jīng)dc/ac全橋逆變電路得到方波輸出；3. lc濾波部分逆變得到的方波經(jīng)lc（電感、電容）電路濾波后得到正弦波輸出，送到高頻升壓電路。濾波電感由外加電感和變壓器自身漏感組成，濾波電容由變壓器自身雜散電容和負(fù)載本身的電容組成。4.高頻升壓電路lc濾波后得到的正弦波經(jīng)高頻

18、升壓變壓器升壓得到所需要的高壓正弦波。 第三章 電路模塊分析與論證3.1 單相全控整流濾波電路鑒于消毒滅菌設(shè)備應(yīng)用廣泛，既可以用于工業(yè)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、餐飲業(yè)等地的消毒滅菌，也可用與普通家庭。因此本論文的設(shè)計(jì)選擇單相電源。3.1.1 整流模塊介紹1. 元器件的選擇由整流二極管構(gòu)成的整流器，由于其輸出電壓不可控的，稱之為不可控整流；由晶閘管構(gòu)成的整流器，其輸出電壓是可控的，故稱為可控整流。為了更好的實(shí)現(xiàn)電源功能，本論文的設(shè)計(jì)采用后者。2. 電路分析圖3-1單相橋式可控整流電路工作原理分析：在電源電壓的正半周，v1、v4承受正向電壓，若晶閘管的控制極不加脈沖，v1不導(dǎo)通，此時(shí)負(fù)載中沒(méi)有電流流過(guò)。當(dāng)t=時(shí)

19、，控制極加上觸發(fā)脈沖，v1導(dǎo)通，電流流經(jīng)v1、v4。由于晶閘管導(dǎo)通時(shí)管壓降很小，所以負(fù)載上的電壓。這時(shí)v2和v3因承受反向電壓而處于阻斷狀態(tài)。當(dāng)t=時(shí)，降為零，v1又變?yōu)樽钄唷Ｔ诘呢?fù)半周，v2、v3承受正向電壓，當(dāng)t=+時(shí)，觸發(fā)v2而導(dǎo)通，電流流經(jīng)v2、v3，負(fù)載上的電壓仍然為。這時(shí)v1和v4因承受反向電壓而處于阻斷狀態(tài)。當(dāng)t=2時(shí)，v2恢復(fù)阻斷狀態(tài)。由以上分析可見(jiàn)，在的一個(gè)完整周期內(nèi)，流過(guò)負(fù)載的電流方向是相同的，負(fù)載上的電壓和電流波形如圖3-1（b）所示。可控整流電路的主元件采用晶閘管時(shí)，其控制方式都采用相位控制。下面分析為什么使用單相橋式可控整流電路： 單相橋式半控整流電路的優(yōu)點(diǎn)是：線路簡(jiǎn)

20、單、調(diào)整方便。弱點(diǎn)是：輸出電壓脈動(dòng)沖大，負(fù)載電流脈沖大（電阻性負(fù)載時(shí)），且整流變壓器二次繞組中存在直流分量,使鐵心磁化，變壓器不能充分利用。單相橋式全控整流電路具有輸出電流脈動(dòng)小，變壓器二次電流為兩個(gè)等大反向的半波，沒(méi)有直流磁化問(wèn)題，變壓器利用率高的優(yōu)點(diǎn)。且單相全控式整流電路其輸出平均電壓是半波整流電路1.2倍，在相同的負(fù)載下流過(guò)晶閘管的平均電流減小三分之一；功率因數(shù)提高了一半。 因此選擇的方案為單相全控橋式整流電路（負(fù)載為阻感性負(fù)載）。3.1.2 濾波電路 1、濾波電路的選擇電容濾波電路的優(yōu)點(diǎn)：其適用于小電流負(fù)載；電容濾波電路的外特性比較軟；且電路簡(jiǎn)單、體積小、成本低。但其缺點(diǎn)是采用它時(shí)，整

21、流二極管中將流過(guò)較大的沖擊電流。電感濾波的優(yōu)點(diǎn)有：整流二極管的導(dǎo)電角大，峰值電流小，輸出特性較平坦。但其缺點(diǎn)是：存在鐵心，笨重、體積大，易引起電磁干擾，一般只適應(yīng)于低電壓、大電流的場(chǎng)合。綜上所述，可知電容濾波器適用于大電壓小電流負(fù)載，而電感濾波器適用于大電流低電壓負(fù)載。本設(shè)計(jì)中電源是要產(chǎn)生高頻高壓電源，因而使用電容濾波。 2、電路分析電容濾波電路如圖3-2所示，在負(fù)載電阻上并聯(lián)了一個(gè)濾波電容c。圖3-2 電容濾波電路 1）、濾波原理 若v2處于正半周，二極管d1、d3導(dǎo)通，變壓器次端電壓v2給電容器c充電。此時(shí)c相當(dāng)于并聯(lián)在v2上，所以輸出波形同v2 ，是正弦波。當(dāng)v2到達(dá)wt=p/2時(shí)，開(kāi)始

22、下降。先假設(shè)二極管關(guān)斷，電容c就要以指數(shù)規(guī)律向負(fù)載l放電。指數(shù)放電起始點(diǎn)的放電速率很大。在剛過(guò)wt=p/2時(shí)，正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過(guò)wt=p/2時(shí)二極管仍然導(dǎo)通。在超過(guò)wt=p/2后的某個(gè)點(diǎn)，正弦曲線下降的速率越來(lái)越快，當(dāng)剛超過(guò)指數(shù)曲線起始放電速率時(shí)，二極管關(guān)斷。所以在t2到t3時(shí)刻，二極管導(dǎo)電，充電，vi=vo按正弦規(guī)律變化；t1到t2時(shí)刻二極管關(guān)斷，vi=vo按指數(shù)曲線下降，放電時(shí)間常數(shù)為rlc。電容濾波過(guò)程見(jiàn)圖3-3。 圖3-3 電容濾波電路波形需要指出的是，當(dāng)放電時(shí)間常數(shù)rlc增加時(shí)，t1點(diǎn)要右移，t2點(diǎn)要左移，二極管關(guān)斷時(shí)間加長(zhǎng)，導(dǎo)通角減小；反之，rlc減少時(shí)，導(dǎo)通角增加。

23、顯然。當(dāng)l很小，即il很大時(shí)，電容濾波的效果不好，見(jiàn)圖3-4濾波曲線中的2。反之，當(dāng)l很大，即il很小時(shí)，盡管c較小, rlc仍很大,電容濾波的效果也很好，見(jiàn)濾波曲線中的3。所以電容濾波適合輸出電流較小的場(chǎng)合。 圖3-4 電容濾波的效果2）、外特性 整流濾波電路中，輸出直流電壓vo隨負(fù)載電流io的變化關(guān)系曲線如圖3-5所示。 圖3-5 電容濾波外特性曲線名 稱vo(空載)vo(帶載)二極管反向最大電壓每管平均電流半波整流io全波整流、電容濾波1.2v2*0.5io橋式整流、電容濾波1.2v2*0.5io橋式整流、電感濾波0.9v20.5io*使用條件： 3.2 dc/ac逆變開(kāi)關(guān)電源中的一個(gè)重

24、要的能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)是把工頻整流后得到的直流電由電子開(kāi)關(guān)變換成負(fù)載需要的交流電。逆變器是將直流電變換成交流電的變換器。本設(shè)計(jì)是將整流濾波后的直流電直接接到交流負(fù)載。所以本設(shè)計(jì)采用的是無(wú)源逆變，且直流邊電壓無(wú)脈動(dòng)能輸出穩(wěn)定矩形波的電壓型逆變電路更適合本設(shè)計(jì)的需求。3.2.1 元器件的選擇1、絕緣門(mén)極晶體管igbt的介紹igbt也是三端器件，它的三個(gè)極為漏極、柵極和源極。有時(shí)也將igbt的漏極稱為集電極，源極稱為發(fā)射極。可見(jiàn)，igbt是以gtr為主導(dǎo)器件，mosfet為驅(qū)動(dòng)器件的復(fù)合管，圖3-6所示為igbt的外形圖。圖3-6 igbt外形圖絕緣柵雙極晶體管(igbt)的圖形符號(hào)n溝道 p溝道它的三個(gè)

25、電極分別為門(mén)極g、集電極c、發(fā)射極e。絕緣柵雙極晶體管(igbt)的特點(diǎn)：這種器件的特點(diǎn)是集mosfet與gtr的優(yōu)點(diǎn)于一身。1.輸入阻抗高，速度快，熱穩(wěn)定性好。2.通態(tài)電壓低，耐壓高，電流大。3.它的電流密度比mosfet大，芯片面積只有mosfet的40%。但速度比mosfet略低4.大功率igbt模塊達(dá)到1200-1800a/1800-3300v的水平（參考）。5.速度在中等電壓區(qū)域（370-600v），可達(dá)到150-180khz。絕緣柵雙極晶體管的主要參數(shù)與特性：（1）轉(zhuǎn)移特性（2）輸出特性它的三個(gè)區(qū)分別為：靠近橫軸：正向阻斷區(qū)，管子處于截止?fàn)顟B(tài)。爬坡區(qū)：飽和區(qū)，隨著負(fù)載電流ic變化，

26、uce基本不變，即所謂飽和狀態(tài)。水平段：有源區(qū)。（3）開(kāi)關(guān)損耗：常溫下，igbt和mosfet的關(guān)斷損耗差不多。mosfet開(kāi)關(guān)損耗與溫度關(guān)系不大，但igbt每增加100度，損耗增加2倍。開(kāi)通損耗igbt平均比mosfet略小，而且二者都對(duì)溫度比較敏感，且呈正溫度系數(shù)。兩種器件的開(kāi)關(guān)損耗和電流相關(guān)，電流越大，損耗越高。3.2.2電路分析本論文采用的電路設(shè)計(jì)及逆變得到的波形圖如圖所示：1.電壓型逆變電路的基本特點(diǎn):1）直流側(cè)并聯(lián)大電容，直流電壓基本無(wú)脈動(dòng)。2) 輸出電壓為矩形波，電流波形與負(fù)載有關(guān)。3） 電感性負(fù)載時(shí)，需要提供無(wú)功功率。為了有無(wú)功功率通道，逆變橋臂需要并聯(lián)二極管。2原理分析與特性

27、：1）同單相半橋逆變電路相比，在相同負(fù)載的情況下，其輸出電壓和輸出電流的幅值為單相半橋逆變電路的兩倍。2）電感負(fù)載時(shí)0t4， /2t3 4期間，、導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)流作用，在此期間、均不導(dǎo)通。3）阻感負(fù)載時(shí)0t期間，和有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，電流為負(fù)值，和不導(dǎo)通，、導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)流作用， =+。t期間，為正值，和才導(dǎo)通。t+期間，和有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由于電流為負(fù)值，、不導(dǎo)通，、導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)流作用，= 。+t2期間，和才導(dǎo)通。3.3 lc濾波電路圖3-7 濾波器電路圖濾波器輸出設(shè)計(jì),如圖3-7所示設(shè)：f為逆變器輸出頻率(10khz).fk最低次諧波電壓頻率（30 khz）。fc濾波器的截至頻率。fc=2fk/

28、(eboe-bo)bo=lnukim/ukomukim:濾波器輸入端最低次諧波的電壓幅值ukom：濾波器輸出端最低次諧波的電壓幅值f=10khz fk=30khz （fcfk）設(shè)ukim=10v ukom=3vbo=lnukim/ukom=1.204ebo=e-bo=3.333+0.2999=3.6329fc=230/3.6329=16.5khz元件的計(jì)算loco=1/(2f)2lo/co=（0.50.8r）2選擇lo/co（0.6r）2lo=0.6r/22fuo1=168v 令150vk=150/1000=0.15r=k2rl=0.152100m=2.25mlo=0.62.25k/216.5

29、103=13mhco/lo=1/（0.6r）2co=0.07uf濾波器輸出電壓設(shè)cor并聯(lián)諧振為z2z=z1+z2=jwlo+z2z2=rl*1/jwco/rl+1/jwco將rl=37 co=0.43uf解：zl=33.5(1-j0.999148)z1=j2*104*0.214*10-3=j13.446u2=z2/（z1+z2）*u1z2/（z1+z2）=33.5（1-50.999148）/j13.446+33.5(1-j0.999148)=33.5(1-j0.999148)/33.5+j(1-33.5*0.999148)=33.5(1-j0.999148)/33.5-j20.025=1-j

30、0.999148/1-j0.5977612=1-j0.999148/1-j0.59777=(1-j0.999148)(1+j0.5977)/(1-j0.59777)(1+j0.5977)=1+0.597190-j0.401448/1.35733=1.59719-j0.401448/1.35733z2/（z1+z2）=1.21331u2=1.21331*168=201v結(jié)論電容選擇cy22/23-4，電感選擇sdcl2012-d type。3.4 高頻升壓電路3.4.1 變壓器的概述變壓器的最基本型式，包括兩組繞有導(dǎo)線之線圈，并且彼此以電感方式稱合一起。當(dāng)一交流電流(具有某一已知頻率)流于其中之

31、一組線圈時(shí)，于另一組線圈中將應(yīng)出具有相同頻率之交流電壓，而感應(yīng)的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。一般指連接交流電源的線圈稱之為一次線圈；而跨于此線圈的電壓稱之為一次電壓。在二次線圈的感應(yīng)電壓可能大于或小于一次電壓，是由一次線圈與二次線圈問(wèn)的匝數(shù)比所決定的。因此，變壓器區(qū)分為升壓與降壓變壓器兩種。大部份的變壓器均有固定的鐵心，其上繞有一次與二次的線圈?；阼F材的高導(dǎo)磁性，大部份磁通量局限在鐵心里，因此，兩組線圈藉此可以獲得相當(dāng)高程度之磁耦合。在一些變壓器中，線圈與鐵心二者間緊密地結(jié)合，其一次與二次電壓的比值幾乎與二者之線圈匝數(shù)比相同。因此，變壓器之匝數(shù)比，一般可作為變壓器升壓或降壓的參考

32、指標(biāo)。由于此項(xiàng)升壓與降壓的功能，使得變壓器已成為現(xiàn)代化電力系統(tǒng)之一重要附屑物，提升輸電電壓使得長(zhǎng)途輸送電力更為經(jīng)濟(jì)，至于降壓變壓器，它使得電力運(yùn)用方面更加多元化，可以如是說(shuō)，倘無(wú)變壓器，則現(xiàn)代工業(yè)實(shí)無(wú)法達(dá)到目前發(fā)展的現(xiàn)況。3.4.2 變壓器的原理圖3-8是電源變壓器的原理圖，當(dāng)一個(gè)交流電壓u1 加在初級(jí)線圈兩端時(shí)，導(dǎo)線中就有交變電流i1并產(chǎn)生交變磁通1，它沿著鐵心穿過(guò)初級(jí)線圈和次級(jí)線圈形成閉合的磁路，在次級(jí)線圈中感應(yīng)出互感電勢(shì)u2，同時(shí)1 也會(huì)在初級(jí)線圈上感應(yīng)出一個(gè)自感電勢(shì)e1，e1 的方向與所加電壓u1 方向相反而幅度相近，從而限制了i1的大小。為了保持磁通1 的存在就需要有一定的電能消耗，

33、并且電源變壓器本身也有一定的損耗，盡管此時(shí)次級(jí)沒(méi)接負(fù)載，初級(jí)線圈中仍有一定的電流，這個(gè)電流我們稱為“空載電流”。如果次級(jí)接上負(fù)載，次級(jí)線圈就產(chǎn)生電流i2，并因此而產(chǎn)生磁通2，2 的方向與1相反，起了互相抵消的作用，使鐵心中總的磁通量有所減少，從而使初級(jí)自感電壓e1 減少，其結(jié)果使i1增大，可見(jiàn)初級(jí)電流與次級(jí)負(fù)載有密切關(guān)系。當(dāng)次級(jí)負(fù)載電流加大時(shí)i1增加，1 也增加，并且1 增加部分正好補(bǔ)充了被2 所抵消的那部分磁通，以保持鐵心里總磁通量不變。圖3-8 變壓器原理圖3.4.3 變壓器的設(shè)計(jì)根據(jù)“電力電子設(shè)備設(shè)計(jì)和應(yīng)用手冊(cè)”，王兆安、張明勛主編，進(jìn)行高頻升壓變壓器的設(shè)計(jì)。1. 變壓器設(shè)計(jì)的前提根據(jù)圖

34、2.53可得以下公式：2. 變壓器的設(shè)計(jì)1）、輸入給定 2）、計(jì)算變壓器總功率其中：變壓器效率=0.8 輸出功率 3）、確定工作磁感應(yīng)強(qiáng)度選擇e、e型磁芯材料（r2kb）；選雙極性變壓器=0.4t4）、確定電流密度系數(shù)kj查表18-18，得允許溫升25，kj=3665）、確定窗口填充系數(shù)t一般在0.20.4之間，選=0.36）、計(jì)算乘積按式18-128計(jì)算：由磁芯決定的常數(shù)，見(jiàn)表18-18，=-0.12查表18-15得到磁芯尺寸，如圖2-27所示 圖3-9 雙e型磁芯圖7）.計(jì)算原、副線圈的匝數(shù)8）、計(jì)算電流有效值9)、電流密度計(jì)算j依照18-12710）、導(dǎo)線面積計(jì)算11）、取導(dǎo)線直徑12）

35、、計(jì)算導(dǎo)線根數(shù)13）、平均匝數(shù)14）、導(dǎo)線長(zhǎng)度第四章 控制電路的分析與論證4.1 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路可控整流的電路一般由整流器的整流電路及其觸發(fā)控制電路組成。在整流變換過(guò)程中，其平均功率（或能量）是從交流側(cè)流向直流負(fù)載。本論文的設(shè)計(jì)采用單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。圖4-1所示為全控整流中的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路，其方式采用了單結(jié)晶體管同步觸發(fā)電路，其中單結(jié)晶體管的型號(hào)為bt33。圖4-1 全控整流中的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路當(dāng)把單結(jié)晶體管觸發(fā)電路用于可控整流電路時(shí)，主電路中的晶閘管在每次承受正向電壓的半周內(nèi)，接受第一個(gè)觸發(fā)脈沖的時(shí)刻應(yīng)該相同。如果在電源電壓每個(gè)正半周的控制角不同，輸出電壓平均值就會(huì)不穩(wěn)定，使發(fā)出

36、觸發(fā)脈沖的時(shí)間與電源電壓互相配合，稱為觸發(fā)電路與主電路同步。在圖4-1中，主電路和觸發(fā)電路通過(guò)變壓器都取自同一個(gè)交流電源，這樣就保證了兩者電壓的頻率相同，而且同相。在觸發(fā)電路中，變壓器副邊電壓經(jīng)單相橋式整流后得到電壓u，再經(jīng)電阻r1和穩(wěn)壓管d2組成的穩(wěn)壓電路，在穩(wěn)壓管d2兩端得到一個(gè)近似的梯形波u z。梯形電壓供給rc電路充電。當(dāng)u c上升到單結(jié)晶體管的峰點(diǎn)電壓up時(shí)，單結(jié)晶體管導(dǎo)通，使電容器上的電荷經(jīng)r1迅速放電，而在r1兩端產(chǎn)生第一個(gè)尖脈沖電壓。當(dāng)u c低于谷點(diǎn)電壓u v時(shí)，單結(jié)晶體管回復(fù)截止。電容器再次充、放電，產(chǎn)生第二個(gè)尖脈沖電壓，當(dāng)因此在一個(gè)梯形波內(nèi)產(chǎn)生一組脈沖，并在梯形波電壓降到零

37、時(shí)，電容器上的電荷也放完。這一組脈沖中的第一個(gè)用于觸發(fā)晶閘管。當(dāng)?shù)诙€(gè)梯形波開(kāi)始后，又從頭開(kāi)始產(chǎn)生第二組脈沖。顯然每組脈沖的第一個(gè)脈沖發(fā)出的時(shí)間都相同，即1=2=3=。因此負(fù)載rl上得到可控全波電壓u o。電路中各處的電壓波形如圖4-2所示。下面說(shuō)明圖4-1電路中的幾個(gè)元件的作用。（1） 穩(wěn)壓管的削波作用：穩(wěn)壓管將整流所得的全波電壓u削去頂上一塊，得到近似的梯形波u z。頂部穩(wěn)定的電壓u z使單結(jié)晶體管輸出的脈沖幅度和每半周產(chǎn)生第一個(gè)脈沖的時(shí)間不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響。圖4-2 電路中各處的電壓波形（2） 變壓器的同步作用：通過(guò)變壓器將觸發(fā)電路與主電路接在同一電源上，每當(dāng)主電路的交流電源電壓過(guò)零

38、值時(shí)，穩(wěn)壓管上的電壓u z也過(guò)零值，兩者同步。因此變壓器又稱為同步變壓器。在u z過(guò)零值時(shí)，單結(jié)晶體管兩基極間的電壓ubb也為零。這時(shí)電容c上如果還有電荷，它將向r1很快放掉，保證電容c在每一個(gè)半波開(kāi)始時(shí)從零開(kāi)始充電，使每個(gè)半周產(chǎn)生第一個(gè)脈沖的時(shí)間保持不變，從而使晶閘管的導(dǎo)通角和輸出電壓平均值保持不變。（3） 改變r(jià) p的移相作用：如欲調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，可以通過(guò)改變r(jià) p的大小，即改變電容器充電時(shí)間常數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。若使電位器r p阻值減小，c的充電變快，因而每半周出現(xiàn)一個(gè)脈沖的時(shí)間前移，即角減小，角增大，輸出電壓的平均值隨之變大。所以，改變r(jià) p可以移相，調(diào)整輸出電壓。4.2 spwm驅(qū)動(dòng)電路對(duì)

39、于本論文控制電路的設(shè)計(jì)，由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖可以看出，dc/ac逆變中主元器件igbt需驅(qū)動(dòng)信號(hào)才能產(chǎn)生我們所需要輸送到高頻升壓變壓器的電壓。本電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是在輸出端得到一個(gè)高頻高壓電源，這個(gè)電源的要求必須為正弦交流電。如果采用推挽電路實(shí)現(xiàn)逆變，則輸出端的電壓與正弦波的波形很不相似。將這個(gè)電源供給負(fù)載使用便會(huì)使負(fù)載穩(wěn)定性降低，對(duì)負(fù)載造成損害。通過(guò)比較論證，當(dāng)對(duì)正弦電壓進(jìn)行正弦脈寬調(diào)制時(shí)，輸出端波形得到與正弦波非常相似的交流電壓，有利于負(fù)載的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)我們用spwm波對(duì)全橋中的四個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，輸出端便能得到spwm調(diào)制后電壓。所以，spwm觸發(fā)信號(hào)的產(chǎn)生至關(guān)重要。4.2.1 spwm控

40、制技術(shù)spwm（sinusoidal pwm）法是種比較成熟的目前使用較廣泛的pwm法，spwm法就是用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的pwm波形,即用spwm波形控制逆變電路中開(kāi)關(guān)器件的通斷，使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等，通過(guò)改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。單極性spwm的產(chǎn)生原理如下圖所示：雙極性spwm波形的產(chǎn)生原理如下圖所示：波形的變換效果如下圖所示：將上圖所示的正弦波分成n等份，即把正弦半波看成由n個(gè)彼此相連的脈沖所組成。這些脈沖寬度相等（均為/n），但幅值不等，其幅值是按正弦規(guī)律變化的曲線，把每一等份的正弦曲線

41、與橫軸所包圍的面積都用一個(gè)與此面積相等的等高矩形脈沖來(lái)代替，矩形脈沖的中點(diǎn)重合，且使各矩形脈沖面積與相應(yīng)各正弦部分面積相等就得到上述波形。4.2.2 spwm波的生成對(duì)于spwm波的產(chǎn)生，我們知道，用正弦波作為調(diào)制波，lm4651產(chǎn)生的三角波作為載波，再由lm4651的內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行比較得到交點(diǎn)，即可得到spwm波。對(duì)于正弦波的產(chǎn)生，我們采用了如下設(shè)計(jì):基準(zhǔn)正弦波發(fā)生電路1） 電路組成 圖3-8為集成運(yùn)放構(gòu)成的rc橋式正弦波振蕩電路， 其中的放大電路是由集成運(yùn)放構(gòu)成的同相比例電路。 rc串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的輸出端接在集成運(yùn)放的同相輸入端， 將反饋信號(hào)送給放大電路。 圖3-8 集成運(yùn)放構(gòu)成的rc橋式正弦波

42、振蕩電路2）振蕩頻率3）起振條件當(dāng)r2 = 2r1 時(shí)， a = 3，則af=3 1/3 =1 ，滿足自激振蕩的幅值條件。若r2 2r1 ，則af 1，可以滿足自激振蕩的起振條件。4）常用的穩(wěn)幅措施（1）采用熱敏電阻（2）利用二極管的非線性實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)幅，如圖3-9所示圖3-9 采用二極管的非線性實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)幅（3）采用場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行自動(dòng)穩(wěn)幅圖3-10 采用場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行自動(dòng)穩(wěn)幅的rc串并聯(lián)式正弦波振蕩電路設(shè)c=1000p f ，f=10khz，r=1/(2*1000*10-12*10*103 )=16kk=rf/r f=3，rf =10 k ，r f=r3+rg， r3=2.2 k 令rg=0.51

43、 k ，w4=500 k ，r5=470 k ，r=1 k 。放大器選用結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管為輸入端的運(yùn)算放大器ca3140。整流二極管用1n34a，穩(wěn)壓管用2cw21c。電容器為0.01f。作交流動(dòng)態(tài)電阻用的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管為3dj2e。這是一個(gè)n溝道耗盡型器件。其特性如圖3-11所示：圖3-11 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的動(dòng)態(tài)電阻特性4.3相應(yīng)的顯示電路及輔助電路4.3.1 頻率表的選擇csf-400 4位數(shù)字式頻率表l 測(cè)量頻率l 精度: 0.05%l 位 數(shù)字顯示: 9999l 容易接線, 螺絲固定端子l 穩(wěn)定性高 & 可靠度佳l 外型尺寸歐規(guī)標(biāo)準(zhǔn) 1/8 din (96x48mm)測(cè)量數(shù)據(jù):測(cè)量范圍分辨率輸

44、入阻抗頻率9999hz1hz1 m技術(shù)規(guī)格測(cè)量精度 0.05% f.s.1 digit測(cè)量范圍 通過(guò)選擇pcba板后面的焊點(diǎn)短接設(shè)定最高點(diǎn)校正 不可調(diào)校零點(diǎn)校正 不可調(diào)校取樣時(shí)間 大約1次/秒反向顯示 “ 0 ”指示過(guò)載輸入能力 電壓：1.2倍額定輸入(連續(xù))訊號(hào) 1.5倍額定輸入(連續(xù))訊號(hào) 10秒小數(shù)點(diǎn) 訂購(gòu)時(shí)請(qǐng)指定操作溫度 0 60 操作相對(duì)濕度 20 95 % rh溫度系數(shù) 100 ppm/ (050) 50 ppm/ (233)庫(kù)存溫度 -10 70 工作電源 ac:115/230v10%, 50/60hz 特殊規(guī)格: dc 12v,24v,48v 10%(隔離)消耗功率 dc: 3

45、w , ac: 4.5va隔離強(qiáng)度 ac 2.0kv for 1 分鐘（介于電源/輸入) ac 3.0kv for 1 分鐘 (介于螺絲端子/機(jī)殼)重量 大約350g4.3.2 輸出電壓顯示儀的選擇cs149-20a 型數(shù)字高壓表： 電壓、電流為4 1/2 數(shù)顯 真有效值測(cè)量 測(cè)量精度高且穩(wěn)定 適合各波形測(cè)量技術(shù)指標(biāo)： 型號(hào)model測(cè)量范圍measuringvoltagerange輸入電阻input resistance準(zhǔn)確度 accuracy外形尺寸dimensionlxhxw(mm)cs149-20a100020000v(ac/dc)1000m(1%+5 digits)310x130x3

46、504.4 輔助電源設(shè)計(jì)電路如圖3-12所示圖3-12 輔助電源原理圖圖3-13 lm7815變壓器的計(jì)算用100va的ie鐵心.0.51的漆包線，220v的市電一次繞組是584匝.已知二次電壓40v計(jì)算n2.。1、變壓器匝數(shù)的計(jì)算u1/u2=n1/n2220v* n2=40v*584=1062、變壓器電流的計(jì)算i1/i2=n1/n2i2=1.3a整流后電壓u o=0.9u2=36v整流后電流i=0.9 u2/rl=0.16ma表2 lm7815參數(shù)第五章 pwm控制芯片脈沖寬度調(diào)制（pwm），是英文“pulse width modulation”的縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出

47、來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來(lái)調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導(dǎo)通時(shí)間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定，是利用控制芯片的輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。pwm控制技術(shù)以其控制簡(jiǎn)單，靈活和動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)而成為電力電子技術(shù)最廣泛應(yīng)用的控制方式，也是人們研究的熱點(diǎn)。本論文采用lm4651來(lái)形成pwm控制器。5.1 lm4651介紹1. lm4651的引腳功能圖3-3 28腳dip封裝的lm4651lm4651是

48、美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司推出的新型集成電路芯片, lm4651采用28腳塑料封裝,圖3-3為lm4651封裝頂視圖。lm4651是一種pwm控制/驅(qū)動(dòng)器ic,內(nèi)置振蕩器、pwm比較器、誤差放大器、反饋測(cè)量放大器、數(shù)字邏輯與保護(hù)電路及驅(qū)動(dòng)器等,表1列出了lm4651的引腳功能。表1 lm4651的引腳功能腳號(hào)引腳符號(hào)功 能 描 述1out1輸出到功率mosfet柵極驅(qū)動(dòng)電路的基準(zhǔn)腳1,27bs1,bs2為驅(qū)動(dòng)上面的柵極hg1、hg2提供額外偏置的自舉腳3hg1半橋中#1高端柵極驅(qū)動(dòng)輸出4hg2半橋中#2高端柵極驅(qū)動(dòng)輸出5,15gnd模擬地6+6vbyp模擬電路內(nèi)部調(diào)節(jié)正電壓輸出,該腳僅用作內(nèi)部調(diào)整器旁

49、路7+vccic正電源電壓輸入8-6vbyp模擬電路內(nèi)部調(diào)節(jié)負(fù)電壓輸出,該腳僅用作內(nèi)部調(diào)整器旁路9fbkvo反饋測(cè)量放大器輸出腳10errin誤差放大器反相輸入腳。該腳上的輸入音頻信號(hào)與反饋信號(hào)相加11errvo誤差放大器輸出腳12tsd熱關(guān)閉輸入腳,連接lm4652的熱關(guān)閉輸出13stby待機(jī)功能輸入腳14fbk1反饋測(cè)量放大器,該腳必須連接到來(lái)自vo1（lm4652腳15）的反饋濾波器16osc開(kāi)關(guān)頻率振蕩腳,調(diào)節(jié)電阻從15.5k到0變化,開(kāi)關(guān)頻率從75khz到225khz變化17delay延遲時(shí)間調(diào)整腳18sckt短路設(shè)定腳,最小設(shè)定值是10a19fbk2反饋測(cè)量放大器腳,該腳必須連接到

50、來(lái)知vo2（lm4652的腳7）的反饋濾波器20,21-vddbyp供數(shù)字單元電路使用的調(diào)整器輸出,該腳僅作旁路用22,23-veeic負(fù)電源電壓24start啟動(dòng)電容輸入腳?？烧{(diào)節(jié)調(diào)制器的診斷時(shí)序啟動(dòng)時(shí)間25lg1半橋中#1低端柵極驅(qū)動(dòng)器輸出26lg2半橋中#2低端柵極驅(qū)動(dòng)器輸出28out2輸出到功率mosfet柵極驅(qū)動(dòng)器電路的基準(zhǔn)腳2、主要參數(shù)及特點(diǎn)1)、主要參數(shù)a.極限參數(shù)lm4651的最高電源電壓為22v,其功耗為1.5w,最高結(jié)溫為150,工作溫度范圍為-40+85。b.電氣特性lm4651的總靜態(tài)電流為36ma,待機(jī)狀態(tài)時(shí)的輸入電壓（典型值）為2v,開(kāi)關(guān)頻率范圍（在rosc從15k

51、變?yōu)?時(shí)）為65200khz,死區(qū)時(shí)間為27ns,調(diào)制保護(hù)時(shí)間（典型值）為310ns。2)、主要特點(diǎn)lm4651的主要特點(diǎn)如下：具有常規(guī)的脈沖寬度調(diào)制（lm46451）;開(kāi)關(guān)頻率外部可控,范圍為75200khz;內(nèi)含集成誤差放大器和反饋放大器;可導(dǎo)通軟啟動(dòng)和欠電壓閉鎖;具有過(guò)調(diào)制保護(hù)（軟削波）功能;3、原理和應(yīng)用電路1）、待機(jī)（standby）功能lm4651的cmos兼容性允許通過(guò)關(guān)閉脈沖寬度波形去關(guān)斷所有功率mosfet。由于待機(jī)狀態(tài)關(guān)閉了脈沖寬度波形,其音東衰減大于120db,因 而emi被限制到最小限度,當(dāng)腳13不邏輯“1”功5v時(shí),待機(jī)功能有效;腳13為邏輯“0”或0v時(shí),待機(jī)無(wú)效,

52、允許利用輸入信號(hào)調(diào)制。2）、啟動(dòng)程序和定時(shí)lm4651具有內(nèi)部軟啟動(dòng)功能,該軟啟動(dòng)功能可保證系統(tǒng)的可靠和協(xié)調(diào)啟動(dòng),從而使導(dǎo)通喇叭聲（thump）或彭彭聲（pop）減到最小。在啟動(dòng)周期內(nèi),系統(tǒng)保持待機(jī)模式。啟動(dòng)時(shí)間的調(diào)節(jié)可通過(guò)連接到start腳的電容（cstsrt）來(lái)控制。3）、過(guò)調(diào)制保護(hù)當(dāng)輸入信號(hào)幅值高于內(nèi)部三角波時(shí),過(guò)調(diào)制條件發(fā)生,如果缺少過(guò)調(diào)制,將導(dǎo)致功率mosfet永久性毀壞。在正統(tǒng)波頂部,過(guò)調(diào)制保護(hù)還提供一個(gè)軟削波（soft clip）型響應(yīng)。對(duì)于給定的相同的電壓和負(fù)載,這種限幅將使輸出功率降低。4）、反饋放大器和濾波器反饋放大器用來(lái)進(jìn)行差動(dòng)取樣輸出信號(hào)并為誤差放大器提供一個(gè)單端反饋信

53、號(hào),反饋信號(hào)直接取自lc濾波器之前的開(kāi)關(guān)輸出,從而避免了輸出濾波器引起的相移。來(lái)源于橋式輸出的差動(dòng)信號(hào)經(jīng)單極點(diǎn)或雙極點(diǎn)的rc濾波器進(jìn)入到作為反饋放大器使用的高輸入阻抗測(cè)量放大。反饋測(cè)量放大器的內(nèi)部固定增益為1。5）、電流限制和短路保護(hù)連接在sckt腳與gnd之間電阻rsckt用來(lái)決定最大輸出電流。一旦輸出電流高于設(shè)定限制,短路保護(hù)將關(guān)斷所有功率mosfet。電流限制最小設(shè)備在10a,但調(diào)節(jié)rsckt數(shù)值可以適當(dāng)使電流增大,在輸出端短路或場(chǎng)聲器失效（出現(xiàn)短路）的情況下,ic將執(zhí)行安全保護(hù)功能。6）、死區(qū)時(shí)間設(shè)定lm4651上的delay腳可用來(lái)設(shè)定系統(tǒng)死區(qū)時(shí)間。所謂死區(qū)時(shí)間是指lm4652中一對(duì)mosfet