2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、5kW高穩(wěn)定度電源模塊概述1引言隨著微機(jī)在電力系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用,相應(yīng)對(duì)直流電源也提出了更高的要求,于是高頻開(kāi)關(guān)電源開(kāi)始被電力系統(tǒng)所采納。目前國(guó)內(nèi)所生產(chǎn)的高頻開(kāi)關(guān)電源模塊,單機(jī)功率普遍小,用于小容量直流系統(tǒng),性能價(jià)格比絕對(duì)占優(yōu)勢(shì),可靠性也比較高。而對(duì)于大容量直流系統(tǒng),就必須并聯(lián)許多模塊,這樣一方面使直流系統(tǒng)的可靠性大大降低,另一方面使造價(jià)升高,在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中,便無(wú)優(yōu)勢(shì)可言了。在這種形勢(shì)下,就需要單機(jī)容量大的開(kāi)關(guān)電源,本文介紹的開(kāi)關(guān)電源,正是

2、為此而設(shè)計(jì)的。2控制電路本電源控制電路采用的是MOTOLOLA公司生產(chǎn)的TL494芯片,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖如圖1所示。TL494是一個(gè)固定頻率的PWM控制電路,適用于設(shè)計(jì)所有的(單端或雙端)開(kāi)關(guān)電源典型電路,其主要性能如下:1)輸入電源DC7~40V,可用不穩(wěn)壓電源作輸入電源,從而使輔助電源簡(jiǎn)化。TL494末級(jí)兩只功率管在7~40V范圍內(nèi)工作時(shí),最大輸出電流可達(dá)250mA。因此,其負(fù)載能力較強(qiáng),即可按推挽方式工作,也可將兩路輸出并聯(lián)工作,

3、小功率時(shí)可直接驅(qū)動(dòng)。2)內(nèi)部有5V參考電壓,使用方便,參考電壓短路時(shí),有下垂保護(hù)特性。3)內(nèi)部有一對(duì)運(yùn)算放大器,可作反饋放大器及保護(hù)之用,控制很方便。4)在高頻開(kāi)關(guān)電源中,輸出方波必須對(duì)稱,在其它一些應(yīng)用中,又需要方波人為不對(duì)稱,即需控制方波的占空比,通過(guò)對(duì)TL494第4腳(死區(qū)時(shí)間控制端)的控制,即可調(diào)節(jié)占空比,還可作輸出軟啟動(dòng)保護(hù)用。5)可以選擇單端,并聯(lián)及交替三種方法輸出。對(duì)照?qǐng)D1可以看出TL494芯片的腳1及腳2為運(yùn)算放大器輸入

4、,本電路作電壓反饋,腳1為反饋輸入,腳2在腳14上通過(guò)電阻從內(nèi)部基準(zhǔn)電壓5V取分壓,作為與腳1比較的基準(zhǔn)。腳3為補(bǔ)償校正,為PWM比較器輸入,接入電阻及電容可以抑制振蕩。腳4為死區(qū)控制,加在腳4上的電壓越高,死區(qū)寬度越大。當(dāng)其接地時(shí),死區(qū)為零,即全輸出,當(dāng)其接5V時(shí),死區(qū)最大,無(wú)輸出脈沖。利用此特點(diǎn),在腳4與腳14間接一電容,可達(dá)到輸出軟啟動(dòng)的目的,還可以做短圖1TL494方框圖IGBT的門極驅(qū)動(dòng)電路密切地關(guān)系到其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性。門極電

5、路的正偏壓UGS、負(fù)偏壓-UGS和門極電阻RG的大小,對(duì)IGBT的通態(tài)電壓,開(kāi)關(guān)時(shí)間,開(kāi)關(guān)損耗,承受短路能力以及dvdt等參數(shù)均有不同程度的影響。設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路的一些注意事項(xiàng)如下:1)連線長(zhǎng)度應(yīng)盡量減少與IGBT模塊各管腳的連線長(zhǎng)度,尤其是門極引線的長(zhǎng)度。如果實(shí)在無(wú)法減少其長(zhǎng)度,可以用小磁環(huán)或一個(gè)小電阻與門極串聯(lián)。這兩個(gè)元件應(yīng)盡量靠近模塊門極,它們可以消除寄生震蕩。2)精心布局器件盡量作到完全對(duì)稱,連線盡量同長(zhǎng)度并且盡量減短加粗,盡可能用

6、多股絞線。3)泄放電阻在IGBT的門極與源極之間,應(yīng)加11kΩ的泄放電阻。4)正偏電壓UGS的影響當(dāng)UGS增加時(shí),開(kāi)通時(shí)間縮短,因而開(kāi)通損耗減少,UGS的增加雖然對(duì)減小通態(tài)電壓和開(kāi)通損耗有利,但是UGS不能隨意增加,當(dāng)增加到一定程度后,對(duì)IGBT的負(fù)載短路能力以及dvdt有不利影響,本電路采用UGS=15V。5)負(fù)偏電壓-UGS的影響負(fù)偏電壓是很重要的門極驅(qū)動(dòng)條件,它直接影響IGBT的可靠運(yùn)行。過(guò)高的dvdt會(huì)產(chǎn)生較大的位移電流,使門極

7、源極之間的電壓上升,并超過(guò)IGBT的門極閾值電壓,于是產(chǎn)生一個(gè)較大的漏極脈沖浪涌電流,過(guò)大的漏極浪涌電流會(huì)使IGBT發(fā)生不可控的擎住現(xiàn)象,為了避免IGBT發(fā)生這種誤觸發(fā),可在門極加反向偏置電壓,本電路加-UGS=-12V。6)門極電阻的影響門極電阻選用的原則為,在開(kāi)關(guān)損耗不大的情況下,應(yīng)選用較大的門極電阻,但當(dāng)門極電阻增加時(shí),IGBT的開(kāi)通與關(guān)斷時(shí)間增加,進(jìn)而使每脈沖的開(kāi)通能耗EON和關(guān)斷能耗EOFF也增加,所以綜合考慮本電路采用51

8、Ω。圖2功率變換部分電路圖5kW高穩(wěn)定度電源模塊概述5功率變壓器功率變壓器是開(kāi)關(guān)電源的“心臟”,它的選材、計(jì)算及繞制方法等,將關(guān)系到所設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源的成敗及性能的好壞,必須給予高度重視。無(wú)論是處于主充還是浮充狀態(tài),當(dāng)電網(wǎng)輸入電壓最低,穩(wěn)壓電源輸出滿載時(shí),變壓器必須仍能滿足穩(wěn)壓系統(tǒng)的正常工作。6濾波電路輸出電感的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)合理的輸出電感,不僅可以使開(kāi)關(guān)電源的體積減小,節(jié)約原材料,使之具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,而且更重要的是,它既可以存儲(chǔ)能量,以便在

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