低溫等離子體消毒滅菌設備的電源設計

2023屆畢業(yè)設計任務書二、指導教師：林波三、設計內(nèi)容與要求1、課題概述關于低溫等離子體的消毒滅菌機理,,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的關鍵之一是其高壓高頻電源。進展，承受正弦波脈沖寬度〔SPWM〕調(diào)制的高壓逆變電源可以到達上述要求，從而能較好地提凹凸溫等離子體消毒滅菌技術的系統(tǒng)水平。SPWM調(diào)制的高壓逆變電源，應用于低溫等離子體消毒滅菌設備。2、設計內(nèi)容與要求設計內(nèi)容加開放說明離子體低溫消毒滅菌的原理；闡述等離子體的物理效應和應用；簡潔論述系統(tǒng)構成；簡潔論述低溫等離子體消毒滅菌系統(tǒng)對高壓高頻電源的要求；分析高壓高頻電源的系統(tǒng)組成，進展系統(tǒng)論證、主要電路模塊的功能論證；對高壓高頻電源的系統(tǒng)進展系統(tǒng)技術指標設計，對各局部電路進展設計計算。設計并說明對高壓高頻電源的系統(tǒng)及各局部電路進展調(diào)試的方法和步驟；指明高壓高頻電源可能存在的問題，說明解決的方法與途徑。*〔要求學生學習過電力電子技術〕2〕設計要點：SPWM脈寬調(diào)制技術的全橋高頻逆變電路的一整套高壓高頻電源。指標要求挨次：牢靠、高精度、體積小、重量輕、簡潔、經(jīng)濟、低本錢、低能耗、低電磁污染。系統(tǒng)組態(tài)：效勞對象——等離子體發(fā)生器；市電整流和濾波電路，獲得需要的直流電源；0基于SPWM脈寬調(diào)制技術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)生器的設計可以選用成熟電路〔幾片集成電路組合設計〕SPWM掌握電路可以自行設計或選用國外的專用芯片〔例如LM4651〕進展設計；高頻升壓變壓器，獲得高頻高壓的正弦電壓。正常工作環(huán)境溫度范圍：-10℃—40℃；市電電源供電。四、設計參考書與期刊雜志：《等離子體技術及應用》趙青等編著《電力電子技術》王兆安，黃俊主編《電子技術》康華光主編《傳感器與自動檢測技術》余成波，胡宇，趙勇主編《電工手冊》《電子元件手冊》《物理學報》《自動掌握技術》楊公源主編五、設計說明書要求1、 封面2、 名目3、 內(nèi)容摘要(200~400字左右，中英文)4、 引言5、 計方案比較與選擇，設計方案原理、計算、分析、論證，設計結果的說明及特點〕6、 完畢語7、 附錄(參考文獻、圖紙、材料清單等)六、畢業(yè)設計進程安排第1~2周：方案設計爭論，教師輔導；第3周：分系統(tǒng)方案論證、設計初稿；第4~5周：分系統(tǒng)方案設計初稿；第6周：第一次檢查，爭論并改寫文稿；第7周：其次次檢查，完善文稿輔導辯論；第8周：設計書成績評定、辯論。七、畢業(yè)設計辯論及論文要求1、畢業(yè)設計辯論要求料交指導教師批閱，由指導教師寫出批閱意見。承受的原始資料或參考文獻、設計的根本內(nèi)容和主要方法、成果結論和評價。計算方法、試驗方法、測試方法，鑒別學生獨立工作力量、創(chuàng)力量。2、畢業(yè)設計論文要求文字要求:說明書要求打印(除圖紙外)，不能手寫。文字通順，語言流暢，排版合理，無錯別字，不允許抄襲。圖紙要求:按工程制圖標準制圖，圖面干凈，布局合理，線條粗細均勻，圓弧連接光滑，尺寸標注標準，文字注釋必需使用工程字書寫。必需按國家規(guī)定的標準或工程要求繪制。摘要針對傳統(tǒng)的消毒裝置存在的缺陷和目前技術的進展，本文利用介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生SPWM脈寬調(diào)制技術，PWM掌握力量的全橋高頻逆變電路，獲得頻率可調(diào)的高頻電壓，從而能較好地提凹凸溫等離子體消毒滅菌技術的系統(tǒng)水平。這種的消毒電源的爭論方法，使電源裝置具有體積小、效率高、牢靠性好等優(yōu)點，使得等離子體殺菌滅度具有更為普遍的意義。關鍵詞：介質(zhì)阻擋放電；等離子體；SPWM脈寬調(diào)制；LM4651；高頻逆變AbstractIntraditionalsterilizationdevicetheweaknessandatpresentthedevelopmentoftechnology,thispaperusingdielectricbarrierdischargeproduceplasmaprinciple,researchanddevelopaplasmadisinfectionpowersupply,putforwardbasedonSPWMpulsewidthmodulationtechnology,usingPWMcontrolabilityLM4651drivethewholebridgeofhighfrequencyinvertercircuits,obtainfrequencyadjustablehighfrequencyvoltage,andagoodwaytodevelopthelowtemperatureplasmadisinfectiontechnologysystemlevelthisnewdisinfectionpowerresearchmethod,thepowerequipmenthassmallvolumeefficiencymanyadvantagessuchashighreliability,makingtheplasmasterilizationdegreehasmoreofgeneralsignificanceKeywords:dielectricbarrierdischarge;Plasma;SPWMpulsewidthmodulation;LM4651;Highfrequencyinverter名目摘要.....................................................................Abstract................................................................第一章緒論 0低溫等離子消毒電源的提出 0低溫等離子體的概念及原理 0\l“_TOC_250012“低溫等離子體滅菌器的優(yōu)勢 1其次章電路的整體設計 錯誤！未定義書簽。\l“_TOC_250011“構造框圖 2\l“_TOC_250010“設計思路 2第三章電路模塊分析與論證 錯誤！未定義書簽。\l“_TOC_250009“單相全控整流濾波電路 3整流模塊介紹 3濾波電路 43.2.1元器件的選擇 5\l“_TOC_250008“LC濾波電路 7\l“_TOC_250007“高頻升壓電路 10變壓器的概述 10變壓器的原理 10變壓器的設計 10第四章 掌握電路的分析與論證 錯誤！未定義書簽。\l“_TOC_250006“單結晶體管觸發(fā)電路 12\l“_TOC_250005“SPWM驅(qū)動電路 13SPWM掌握技術 13SPWM波的生成 14\l“_TOC_250004“相應的顯示電路及關心電路 15頻率表的選擇 15輸出電壓顯示儀的選擇 16\l“_TOC_250003“關心電源 16第五章PWM掌握芯片 錯誤！未定義書簽。5.1LM4651介紹 17\l“_TOC_250002“參考文獻 20\l“_TOC_250001“心得體會 20致謝 錯誤！未定義書簽。附錄 錯誤！未定義書簽。\l“_TOC_250000“元器件清單 23第一章緒論低溫等離子消毒電源的提出現(xiàn)實中傳統(tǒng)的消毒殺菌技術存在的缺陷限制,設計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。所以高電壓、高頻率的低溫等離子消毒電源的設計是本課題的實現(xiàn)目標。低溫等離子體的概念及原理等離子的概念：等離子的概念：它是氣體在放電過程中產(chǎn)生大量的正負帶電粒子、電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中性氣體。當外加電壓到達氣體的著火電壓時，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。放電過程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個體系呈現(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菌效果往往比單一中性氣體好。理還是化學方面對消毒機理進展探究，歸根到底不外乎有以下三種：等離子體形成過程中產(chǎn)生大量紫外線直接破壞微生物的基因物質(zhì)；CO、CHx；生化學反響，能夠摧毀微生物和擾亂微生物的生存功能。也有局部學者認為等離子體對細菌具有殺滅作用是上述作用合力的結果，大多數(shù)氣體都能放電形成等離子體。低溫等離子體滅菌器的優(yōu)勢等離子體消毒滅菌技術幾乎具備了一種抱負殺菌消毒法的全部條件：① 大幅度的削減對醫(yī)療器械損害，有效的延長了器械的使用壽命。②大幅度的削減對醫(yī)療器械損害，有效的延長了器械的使用壽命。由于其滅菌原理的更，已經(jīng)跨入綠色環(huán)保的行列。③由于其滅菌原理的更，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，滅菌時間短；⑤ 材料和物品的滅菌；⑥ 同時，滅菌后的器械沒有藥物殘留不會對操作人員構成損害，安全牢靠；常用滅菌設備的使用及優(yōu)缺點比照：常用滅菌設備的使用及優(yōu)缺點比照：術設備名稱配套設備等離子 等離子滅體滅菌 菌器220V380V高溫蒸 蒸汽滅菌蒸汽鍋爐畏熱畏濕物品無法用高(115～135℃)無非液體類低〔65℃左右〕有不銹鋼、塑料室溫有物品外表消毒室溫無適用物品耗時間廢氣排放物品溫度化學能效率損耗殘留非液體類少較短無無室溫無汽滅菌EO/CFC汽滅菌EO/CFC柜環(huán)氧乙烷殘留分解滅菌滅菌柜裝置消毒液消毒清洗220V浸泡機源紫外線臭氧消毒紫外/臭氧消毒柜220V源高較短有廢蒸汽高溫排放損耗較少 很長有EO/CFC廢氣較少少較長有化學廢水化學銹蝕少較長有臭氧產(chǎn)生無其次章電路的整體設計構造框圖低溫等離子體消毒滅菌電源主要有主電路和掌握電路兩局部組成，其中:主電路由單相全控整流濾波電路、SPWM低溫等離子體消毒滅菌電源主要有主電路和掌握電路兩局部組成，其中:主電路由單相全控整流濾波電路、SPWM掌握的DC/AC高頻逆變電路、LC濾波電路及高頻升壓電路組成。掌握電路由單結晶體管觸發(fā)電路、SPWM驅(qū)動電路、基準正弦波發(fā)生電路、頻率調(diào)整電路、過流過壓保護電路以及相應的顯示電路組成。圖2-1 電源系統(tǒng)構造圖設計思路整流濾波局部1.整流濾波局部220V4個晶閘管組成的全橋可控整流電路，經(jīng)整流逆變局部DC/AC全橋逆變電路得到方波輸出；LC濾波局部電路。負載本身的電容組成。高頻升壓電路LC濾波后得到的正弦波經(jīng)高頻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單相全控整流濾波電路鑒于消毒滅菌設備應用廣泛，既可以用于工業(yè)、醫(yī)療機構、餐飲業(yè)等地的消毒滅菌，也可用與一般家庭。因此本論文的設計選擇單相電源。鑒于消毒滅菌設備應用廣泛，既可以用于工業(yè)、醫(yī)療機構、餐飲業(yè)等地的消毒滅菌，也可用與一般家庭。因此本論文的設計選擇單相電源。整流模塊介紹元器件的選擇功能，本論文的設計承受后者。2.電路分析2.電路分析3-12加脈沖，V1不導通，此時負載中沒有電流流過。當ωt=α 時，掌握極加上觸發(fā)2G 脈沖u ，V1導通，電流流經(jīng)V1、RG o2上的電壓u uo2

ωt=π

u2降V12 在u的負半周，V2、V3承受正向電壓，當ωt=π+α時，u 觸發(fā)V22 L 2流流經(jīng)V2、R、V3，負載上的電壓仍舊為u u。這時V1和V4L 2ωt=2π時，V2u2RL方式都承受相位掌握。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)點是：線路簡潔、調(diào)整便利。弱點是：輸出電壓脈動沖大，負載電流脈沖大〔電阻性負載時，且整流變壓器二次繞組中存在直流重量,使鐵心磁化，變壓器不能充分利用。單相橋式半控整流電路的優(yōu)點是：線路簡潔、調(diào)整便利。弱點是：輸出電壓脈動沖大，負載電流脈沖大〔電阻性負載時，且整流變壓器二次繞組中存在直流重量,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小，變壓器二次電流為兩個等大反向的半波，沒有直流磁化問題，變壓器利用率高的優(yōu)點。且單相全控式整流電路其輸出平功率因數(shù)提高了一半。因此選擇的方案為單相全控橋式整流電路〔負載為阻感性負載功率因數(shù)提高了一半。因此選擇的方案為單相全控橋式整流電路〔負載為阻感性負載。濾波電路1、濾波電路的選擇電容濾波電路的優(yōu)點：其適用于小電流負載；電容濾波電路的外特性比較軟；且電電感濾波的優(yōu)點有：整流二極管的導電角大，峰值電流小，輸出特性較平坦。但其缺點是：存在鐵心，笨重、體積大，易引起電磁干擾，一般只適應于低電壓、大電流的場合。綜上所述，可知電容濾波器適用于大電壓小電流負載，而電感濾波器適用于大電流低電壓負載。本設計中電源是要產(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，在負載電阻上并聯(lián)了一個濾波電容C1、濾波電路的選擇電容濾波電路的優(yōu)點：其適用于小電流負載；電容濾波電路的外特性比較軟；且電電感濾波的優(yōu)點有：整流二極管的導電角大，峰值電流小，輸出特性較平坦。但其缺點是：存在鐵心，笨重、體積大，易引起電磁干擾，一般只適應于低電壓、大電流的場合。綜上所述，可知電容濾波器適用于大電壓小電流負載，而電感濾波器適用于大電流低電壓負載。本設計中電源是要產(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，在負載電阻上并聯(lián)了一個濾波電容C。3-2電容濾波電路、濾波原理vD、DvC充電。此時2132C相當于并聯(lián)在v上，所以輸出波形同v ，是正弦波。22 22 Ｒt=/2所以剛過所以剛過t=/2時二極管仍舊導通。在超過t=/2后的某個點，正弦曲線下降的速率越t2t3時刻，二極管i o12i o放電時間常數(shù)為放電時間常數(shù)為RC。電容濾波過程見圖3-3。L需要指出的是，當放電時間常數(shù)需要指出的是，當放電時間常數(shù)RC增加時，t點要右移，t點要左移，二極管關斷L12LLL時，電容濾波的效果不好，見圖時，電容濾波的效果不好，見圖3-4濾波曲線中的2。反之，當ＲLI很小時，L盡管盡管C較小,RC仍很大,電容濾波的效果也很好，見濾波曲線中的3。所以電容濾波適L合輸出電流較小的場合。合輸出電流較小的場合。3-4電容濾波的效果22、外特性VO隨負載電流I 的變化關系曲線如圖3-5所示。O名稱V(空載)OV(帶載)O二極管反向最大電壓每管平均電流半波整流 IO波波波*使用條件：1.2V*20.5IO1.2V*20.5IO0.9V20.5IODC/AC逆變開關電源中的一個重要的能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)是把工頻整流后得到的直流電由電子開關變換成負載需要的溝通電。逆變器是將直流電變換成溝通電的變換器。本設計是將整流濾波后的直流電直接接到溝通負載。所以本設計承受的是無源逆變，且直流邊電壓無脈動能輸出穩(wěn)定矩形波的電壓型逆變電路更適合本設計的需求。開關電源中的一個重要的能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)是把工頻整流后得到的直流電由電子開關變換成負載需要的溝通電。逆變器是將直流電變換成溝通電的變換器。本設計是將整流濾波后的直流電直接接到溝通負載。所以本設計承受的是無源逆變，且直流邊電壓無脈動能輸出穩(wěn)定矩形波的電壓型逆變電路更適合本設計的需求。元器件的選擇1IGBT1IGBT的介紹IGBT也是三端器件，它的三個極為漏極、柵極和源極。有時也將IGBT的漏極稱件的復合管，圖3-6所示為IGBT的外形圖。圖圖3-6 IGBT外形圖(IGBT)的圖形符號N溝道 P溝道它的三個電極分別為門極G、集電極C、放射極E。(IGBT)的特點：1.輸入阻抗高，速度快，熱穩(wěn)定性好。通態(tài)電壓低，耐壓高，電流大。MOSFETMOSFET40%MOSFET4.IGBT1200-1800A/1800-3300V〔參考〕。150-180KHz。絕緣柵雙極晶體管的主要參數(shù)與特性：轉(zhuǎn)移特性輸出特性它的三個區(qū)分別為：靠近橫軸：正向阻斷區(qū)，管子處于截止狀態(tài)。，UCE水平段：有源區(qū)。開關損耗：脈動。2)有關。為了有無功功率通道，逆變橋臂需要并聯(lián)二極管。2載的狀況下，其輸出電壓和輸出電流的IGBTMOSFET的關斷損耗差不多。MOSFET開關損耗與溫度關系不大，IGBT1002脈動。2)有關。為了有無功功率通道，逆變橋臂需要并聯(lián)二極管。2載的狀況下，其輸出電壓和輸出電流的開通損耗IGBT平均比MOSFET兩種器件的開關損耗和電流相關，電流越大，損耗越高。3.2.2電路分析3.2.2電路分析本論文承受的電路設計及逆變得到的波形圖如下圖：1.電壓型逆變電路的根本特點:幅值為單相半橋逆變電路的兩倍。2〕電感負載時0≤幅值為單相半橋逆變電路的兩倍。2〕電感負載時0≤t＜T／4，Tss/2≤t≤3T／4D、D導通起負載電流續(xù)流作s14用，在此期間T、T均不導通。1 43〕阻感負載RL時0≤θ≤ωtT和T有驅(qū)動信號，電流iT和T不導通，1 4 O 1 4D、D導通起負載電流續(xù)流作用，uU。1 4 0 dθ≤ωt≤πiT和T才導通。O 1 4π≤ωt≤π+θT和T有驅(qū)動信號，由于電流iT、T不2 3 O 2 3導通，D、D導通起負載電流續(xù)流作用，u=－U 。2 3 0 dπ+θ≤ωt≤2πT和T才導通。2 3LC濾波電路濾波器輸出設計,如圖3-7所示3-7濾波器電路圖F(10KHz).Fk〔30KHz。Fc濾波器的截至頻率。Fc=2Fk/(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=10KHzFk=30KHz濾波器輸出設計,如圖3-7所示3-7濾波器電路圖F(10KHz).Fk〔30KHz。Fc濾波器的截至頻率。Fc=2Fk/(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=10KHzFk=30KHz〔Fc《FK〕Ukim=10VUkom=3VBo=lnUkim/Ukom=1.204EBO=E-BO=3.333+0.2999=3.6329Fc=2×30/3.6329=16.5KHz元件的計算LoCo=1/(2πf)2Lo/Co=〔0.5～0.8R〕2選擇Lo/Co〔0.6R〕2Lo=0.6R/22πfUo1=168V150VK=150/1000=0.15R=K2RL=0.15=0.152×100MΩ=2.25M=2.25MΩLo=0.6×2.25K/2πLo=0.6×2.25K/2π×16.5×103=13mHCo/Lo=1/〔0.6R〕2=13mHCo/Lo=1/〔0.6R〕2Co=0.07uf濾波器輸出電壓CoRZ2Z=Z+Z1 2=JWLo+Z2Z=R*1/JWCo/R+1/JWCo2 L L將R=37Ω Co=0.43ufL解：Z=33.5(1-J0.999148)LZ=J2π*104*0.214*10-31=J13.446U=Z/〔Z+Z〕*U2 2 1 2 1/〔Z+Z〕=33.5〔1-50.999148〕/J13.446+33.5(1-J0.999148)2 1 2=33.5(1-J0.999148)/33.5+J(1-33.5*0.999148)=33.5(1-J0.999148)/33.5-J20.025=1-J0.999148/1-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-J0.401448/1.35733/〔Z+Z〕=1.213312 1 2U=1.21331*168=201V結論電容選擇CY22/23-4，結論電容選擇CY22/23-4，電感選擇SDCL2023-DTYPE。高頻升壓電路變壓器的概述變壓器的最根本型式，包括兩組繞有導線之線圈，并且彼此以電感方式稱合一起。當一溝通電流(具有某一頻率)流于其中之一組線圈時，于另一組線圈中將應出具有一樣頻率之溝通電壓，而感應的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。一般指連接溝通電源的線圈稱之為「一次線圈「匝數(shù)比」所打算的。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高程度之磁耦合。在一些變壓器中，線圈與鐵心二者間嚴密地結合，其一次與二次電壓的比值幾乎與二者由于此項升壓與降壓的功能，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途輸送電力更為經(jīng)濟，至于降壓變壓器，它使得電力運用方面更加多元變壓器的最根本型式，包括兩組繞有導線之線圈，并且彼此以電感方式稱合一起。當一溝通電流(具有某一頻率)流于其中之一組線圈時，于另一組線圈中將應出具有一樣頻率之溝通電壓，而感應的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。一般指連接溝通電源的線圈稱之為「一次線圈「匝數(shù)比」所打算的。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高程度之磁耦合。在一些變壓器中，線圈與鐵心二者間嚴密地結合，其一次與二次電壓的比值幾乎與二者由于此項升壓與降壓的功能，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途輸送電力更為經(jīng)濟，至于降壓變壓器，它使得電力運用方面更加多元化，可以如是說，倘無變壓器，則現(xiàn)代工業(yè)實無法到達目前進展的現(xiàn)況。變壓器的原理圖3-8U1有交變電流I1并產(chǎn)生交變磁通ф圖3-8U1有交變電流I1并產(chǎn)生交變磁通ф1，它沿著鐵心穿過初級線圈和次級線圈形成閉合的磁U1I1磁通ф1的存在就需要有肯定的電能消耗，并且電源變壓器本身也有肯定的損耗，盡管此時次級沒接負載，初級線圈中仍有肯定的電流，這個電流我們稱為“空載電流”。如I2，并因此而產(chǎn)生磁通ф2，ф2的方向與ф1E1減少，其結果使I1I1增加，ф1也增加，并且ф1ф2所抵消的那局部磁通，以保持鐵心里總磁通量不變。圖3-8變壓器原理圖變壓器的設計輸出功率P 輸出功率P 1KW0的設計。1.依據(jù)圖2.53可得以下公式：2.的設計。1.依據(jù)圖2.53可得以下公式：2.1、輸入給定2、計算變壓器總功率其中：變壓器效率η=0.833、確定工作磁感應強度BmT)E、E〔R2KB；選雙極性變壓器Bm=0.4T4Bm=0.4T4Kj查表18-18，得允許溫升25℃，Kj=3665、確定窗口填充系數(shù)αT0.2～0.4α=0.36AP18-128χχ18-18，χ=-0.1218-152-273-9E7〕.計算原、副線圈的匝數(shù)87〕.計算原、副線圈的匝數(shù)8、計算電流有效值I 7A1I 0.1AJ18-127J18-1271、導線面積計算1、取導線直徑0mm11、計算導線根數(shù)11、平均匝數(shù)1、導線長度第四章 掌握電路的分析與論證單結晶體管觸發(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)掌握電路組成。在整流變換過程中，其平均功率〔或能量〕是從溝通側(cè)流向直流負載。本論文的設計承受單結晶體管觸發(fā)電路。4-1BT33。4-1全控整流中的單結晶體管觸發(fā)電路當把單結晶體管觸發(fā)電路用于可控整流電路時，主電路中的晶閘管在每次承受正向電壓的半周內(nèi)，承受第一個觸發(fā)脈沖的時刻應當一樣。假設在電源電壓每個正半周的控制角α不同，輸出電壓平均值就會不穩(wěn)定，使發(fā)出觸發(fā)脈沖的時間與電源電壓相互協(xié)作，稱為觸發(fā)電路與主電路同步。4-1兩者電壓的頻率一樣，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R1可控整流的電路一般由整流器的整流電路及其觸發(fā)掌握電路組成。在整流變換過程中，其平均功率〔或能量〕是從溝通側(cè)流向直流負載。本論文的設計承受單結晶體管觸發(fā)電路。4-1BT33。4-1全控整流中的單結晶體管觸發(fā)電路當把單結晶體管觸發(fā)電路用于可控整流電路時，主電路中的晶閘管在每次承受正向電壓的半周內(nèi)，承受第一個觸發(fā)脈沖的時刻應當一樣。假設在電源電壓每個正半周的控制角α不同，輸出電壓平均值就會不穩(wěn)定，使發(fā)出觸發(fā)脈沖的時間與電源電壓相互協(xié)作，稱為觸發(fā)電路與主電路同步。4-1兩者電壓的頻率一樣，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R1D2D2Uz。梯形電壓供給RC電路充電。當ucUp時，單結晶體管導通，使電容器上的電荷經(jīng)R1快速放電，而在R1兩端產(chǎn)生第一個尖脈沖電壓。當ucUv時，單結晶體管回復截止。電容器再次充、放電，產(chǎn)生其次個尖脈沖電壓，當因此在一個梯形波內(nèi)產(chǎn)生一組脈沖，并在梯形波電壓降到零時，電容器上的電荷也放完。這一組脈沖中的第一個用于觸發(fā)晶閘管。當其次個梯形波開頭后，又從頭開頭產(chǎn)生其次組脈沖。明顯每組脈沖的第一個脈沖發(fā)出的時間都一樣α1=α2=α3=…。因此負載RLuo。電路中各處的電壓波形如圖4-2下面說明圖4-1電路中的幾個元件的作用?！?〕uuz。頂部穩(wěn)定的電壓uz使單結晶體管輸出的脈沖幅度和每半周產(chǎn)生第一個脈沖的時間不受電網(wǎng)電壓波動的影響。4-2電路中各處的電壓波形〔2〕變壓器的同步作用：通過變壓器將觸發(fā)電路與主電路接在同一電源上，每當uzuuz過零值時，單結晶體管兩基極間的電壓UBB也為零。這時電oCR1oCR1C充電，使每個半周產(chǎn)生第一個脈沖的時間保持不變，從而使晶閘管的導通角和輸出電壓平均值保持不變。Rp的大小，Rp阻值減小，C半周消滅一個脈沖的時間前移，即α角減小，θ角增大，輸出電壓的平均值隨之變大。所以，轉(zhuǎn)變Rp可以移相，調(diào)整輸出電壓。SPWM驅(qū)動電路IGBT需驅(qū)動信號才能產(chǎn)生我們所需要輸送到高頻升壓變壓器的電壓。有利于負載的穩(wěn)定運行。當我們用SPWM波對全橋中的四個功率開關器件進展驅(qū)動SPWM調(diào)制后電壓。所以，SPWM觸發(fā)信號的產(chǎn)生至關重要。SPWM掌握技術SPWMSPWM〔SinusoidalPWM〕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波形掌握逆變電路中開關器件的通斷，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區(qū)間內(nèi)的面積相等，通過轉(zhuǎn)變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)整逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。SPWM的產(chǎn)生原理如以下圖所示：雙極性SPWM波形的產(chǎn)生原理如以下圖所示：波形的變換效果如以下圖所示：將上圖所示的正弦波分成N等份，即把正弦半波看成由N個彼此相連的脈沖所組成。這些脈沖寬度相等〔均為π/N，但幅值不等，其幅值是按正弦規(guī)律變化的曲線，化的曲線，把每一等份的正弦曲線與橫軸所包圍的面積都用一個與此面積相等的局部面積相等就得到上述波形。SPWM波的生成SPWM波的產(chǎn)生，我們知道，用正弦波作為調(diào)制波，LM4651LM4651SPWM波。對于正弦波的產(chǎn)生，我們承受了如下設計:基準正弦波發(fā)生電路1〕3-81〕3-8RC橋式正弦波振蕩電路，其中的放大電路是由集成運放RC號送給放大電路。圖3-8 集成運放構成的RC橋式正弦波振蕩電路2〕振蕩頻率3〕起振條件當R2=2〕振蕩頻率3〕起振條件當R2=2R1時，A=3，則AF=3×1/3=1，滿足自激振蕩的幅值條件。假設R2 >2R1AF>1，可以滿足自激振蕩的起振條件。4〕常用的穩(wěn)幅措施〔1〕承受熱敏電阻3-9圖3-9 承受二極管的非線性實現(xiàn)自動穩(wěn)幅〔3〕承受場效應管進展自動穩(wěn)幅〔3〕承受場效應管進展自動穩(wěn)幅3-10RCC=1000PF，f=10kHzC=1000PF，f=10kHz，R=1/(2π*1000*10-12*10*103)=16kΩK=RF/Rf=3，RF=10kΩ，Rf=R3+RG，R3=2.2kΩkΩ，R5=470kΩ，R=1kΩ。放大器選用結型場效應管為輸入端的運算放大器CA3140。整流二極管用1N34A，2CW21C。電容器為0.01F3DJ2E。這是一個N溝道耗盡型器件。其特性如圖3-11所示：圖3-11 結型場效應管的動態(tài)電阻特性相應的顯示電路及關心電路頻率表的選擇CSF-4004測量頻率精度:±0.05%位數(shù)字顯示:9999o易接線,螺絲固定端子穩(wěn)定性高&牢靠度佳外型尺寸歐規(guī)標準1/8DIN(96x48mm)測量范圍區(qū)分率輸入阻抗頻率9999Hz1Hz≥1MΩ技術規(guī)格測量精度±0.05%F.S.±1digit測量范圍最高點校正零點校正取樣時間反向顯示過載輸入力量小數(shù)點操作溫度操作相對濕度溫度系數(shù)庫存溫度工作電源消耗功率隔離強度重量

通過選擇PCBA不行調(diào)校不行調(diào)校1/秒“0”指示電壓：1.21.5倍額定輸入(連續(xù))訊號 訂購時請指定0 ～60℃20～95%RH≤100PPM/℃(0～50℃)≤50PPM/℃(23±3℃)-10～70℃AC:115/230V±10%,50/60Hz特別規(guī)格:DC12V,24V,48V±10%(隔離)DC:3W,AC:4.5VAAC2.0KVfor1分鐘〔介于電源/輸入)AC3.0KVfor1分鐘(介于螺絲端子/機殼)350g輸出電壓顯示儀的選擇CS149-20A41/2數(shù)顯41/2數(shù)顯真有效值測量測量精度高且穩(wěn)定適合各波形測量技術指標：測量范圍型號ModelMeasuringVoltageRange輸入電阻InputResistance準確度Accuracy±(1%+5digits)外形尺寸DimensionLxHxW(mm)CS149-20A100020230V(AC/DC)1000MΩ310x130x3504.4 關心電源設計電路如圖3-12所示設計電路如圖3-12所示3-12關心電源原理圖3-13LM7815變壓器的計算100VA變壓器的計算100VAIE.0.51，220V58440VN。2.1、變壓器匝數(shù)的計算1、變壓器匝數(shù)的計算UU/U=N/N1 2 1 2220V*220V*N=40V*584=10622、變壓器電流的計算2、變壓器電流的計算II/I=N/N1 2 1 2II=1.3A2整流后電壓整流后電壓Uo=0.9UUo=0.9U=36v2整流后電流整流后電流I=0.9I=0.9U/R=0.16mA2 L2LM7815參數(shù)第五章PWM掌握芯片脈沖寬度調(diào)制〔脈沖寬度調(diào)制〔PWM，是英文“PulseWidthModulation制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進展掌握的一種格外有效的技術，廣泛應用在從測量、通信到功率掌握與變換的很多領域中。脈沖寬度調(diào)制是一種模擬掌握方式，其依據(jù)相應載荷的變化來調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來實現(xiàn)開關穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導通時間的轉(zhuǎn)變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用掌握芯片的輸出來對模擬電路進展掌握的一種格外有效的技術。PWM活和動態(tài)響應好的優(yōu)點而成為電力電子技術最廣泛應用的掌握方式，究的熱點。本論文承受LM4651來形成PWM掌握器。也是人們研LM4651介紹1.1.LM46513-328DIPLM4651表1 LM4651表1 LM4651的引腳功能腳號引腳符號功能描述LM4651LM4651283-33-3LM4651LM4651是一種PWM掌握/驅(qū)動器IC,內(nèi)置振蕩器、PWM比較器、誤差放大器、反響測量放大器、數(shù)字規(guī)律與保護電路及驅(qū)動器等,表1列出了LM4651的引腳功能。1OUT1輸出到功率MOSFET柵極驅(qū)動電路的基準腳1,27BS1,BS2為驅(qū)動上面的柵極HG1、HG2供給額外偏置的自舉腳3HG1半橋中#14HG2半橋中#25,15GND模擬地6+6VBYP模擬電路內(nèi)部調(diào)整正電壓輸出,該腳僅用作內(nèi)部調(diào)整器旁路7+VccIC8-6VBYP模擬電路內(nèi)部調(diào)整負電壓輸出,該腳僅用作內(nèi)部調(diào)整器旁路9FBKVo反響測量放大器輸出腳10ERRIN誤差放大器反相輸入腳。該腳上的輸入音頻信號與反響信號相加11ERRVo誤差放大器輸出腳12TSD熱關閉輸入腳,連接LM4652的熱關閉輸出13STBY待機功能輸入腳14FBK1反響測量放大器,該腳必需連接到來自VO1〔LM4652腳15〕的反響濾波器16OSC15.5kΩ0Ω75kHz225kHz17Delay延遲時間調(diào)整腳18SCKT10A19FBK2反響測量放大器腳,該腳必需連接到來知VO2〔LM46527〕的反響濾波器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-VEEIC24START啟動電容輸入腳?？烧{(diào)整調(diào)制器的診斷時序啟動時間25LG1半橋中#1低端柵極驅(qū)動器輸出26LG2半橋中#2低端柵極驅(qū)動器輸出28OUT2輸出到功率MOSFET柵極驅(qū)動器電路的基準腳2、主要參數(shù)及特點1)、主要參數(shù)a.極限參數(shù)LM4651的最高電源電壓為±22V,2、主要參數(shù)及特點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LM4651的總靜態(tài)電流為36mA,待機狀態(tài)時的輸入電壓〔典型值為2V,開關頻率范圍〔Rosc15kΩ0Ω時〕65～200kHz,27ns,調(diào)制保護時間〔典型值〕310ns。2)、主要特點LM4651的主要特點如下：●具有常規(guī)的脈沖寬度調(diào)制〔LM46451〕;75～200kHz;●內(nèi)含集成誤差放大器和反響放大器;●可導通軟啟動和欠電壓閉鎖;●具有過調(diào)制保護〔軟削波〕功能;3、原理和應用電路1〔Rosc15kΩ0Ω時〕65～200kHz,27ns,調(diào)制保護時間〔典型值〕310ns。2)、主要特點LM4651的主要特點如下：●具有常規(guī)的脈沖寬度調(diào)制〔LM46451〕;75～200kHz;●內(nèi)含集成誤差放大器和反響放大器;●可導通軟啟動和欠電壓閉鎖;●具有過調(diào)制保護〔軟削波〕功能;3、原理和應用電路1、待機Standby〕功能LM4651CMOSMOSFET。由于待120dB,EMI13“1”5V13“0”0V入信號調(diào)制。2、啟動程序和定時LM4651時間的調(diào)整可通過連接到START腳的電容〔CSTSRT〕來掌握。3、過調(diào)制保護當輸入信號幅值高于內(nèi)部三角波時,過調(diào)制條件發(fā)生,假設缺少過調(diào)制,將導致功率對于給定的一樣的電壓和負載,這種限幅將使輸出功率降低。4、反響放大器和濾波器反響放大器用來進展差動取樣輸出信號并為誤差放大器供給一個單端反響信號,反LC橋式輸出的差動信號經(jīng)單極點或雙極點的RC阻抗測量放大。反響測量放大器的內(nèi)部固定增益為1。5、電流限制和短路保護SCKTGNDRSCKT定限制,短路保護將關斷全部功率MOSFET。場聲器失效〔消滅短路〕的狀況下,IC將執(zhí)行安全保護功能。6、死區(qū)時間設定LM4651DELAYLM4652場聲器失效〔消滅短路〕