毕业设计（论文）大功率直流稳压电源的设计.doc

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1、南京信息职业技术学院毕业论文作者 学号 系部 电子信息工程系 专业 电子信息工程技术 题目 大功率直流稳压电源的设计 指导教师 评阅教师 完成时间： 2010 年 05 月 10 日 毕业论文中文摘要(题目)：大功率直流稳压电源的设计摘要：本文首先介绍了所设计的大功率直流稳压电源的组成结构和控制原理，并就电源主电路、控制电路、保护电路以及控制系统软件做了详细地分析。文中详细讨论了上述电路的设计要点及参数确定，以16位单片机80C196KC为控制核心，组成大功率直流稳压电源的控制系统。单片机通过采样电路中的电压、电流值，与给定值比较后可自动调节，同时还可显示电路中的电压、电流值，具有监控功能。所

2、以此系统不仅具有较高的可靠性，还具有良好的工艺性能。由于使用了高频器件，整个系统具有小型化、轻量化、高效率等优点，符合现代大功率直流稳压电源的发展潮流。关键词：大功率 直流 稳压 IGBT逆变器 微机控制系统毕业论文外文摘要Title : high efficiency current voltage-stabilized source Abstract:This article first introduced designs the high efficiency cocurrent voltage-stabilized sources composition structure and

3、the control principle, and on the power source main circuit, the control circuit, the protection circuit as well as the control system softwares design did have analyzed in detail.The design key points and parameters are discussed in detail. high performance 16-bit micro-processor 80C196KC is adopte

4、d for control kernel. The single chip can self-regulate after comparing the given value with the voltage and current value of sampling circuit, and at the same time show the voltage and current value of circuit. Because has used the high frequency component, the overall system has merits and so on m

5、iniaturization, lightweight, high efficiency, is in keeping with the modern high efficiency cocurrent voltage-stabilized sources development tidal current.keywords: High efficiency Direct current IGBT inverter Microprocessor control systems 目录1引言52概述52.1电源稳定问题的提出52.2电压不稳定的因素62.3稳压电源的分类62.4本文主要工作73电源

6、硬件系统设计73.1单片机控制的直流稳压电源的总体设计73.1.1电源的主电路83.1.2驱动电路83.1.3输出电路93.1.4直流电源设计103.2元件选择133.2.1逆变电路的拓扑结构选择133.2.2逆变频率的确定133.2.3开关元件的选择143.2.4逆变控制方式的选择154参数计算154.1输入电路参数计算154.2逆变电路参数计算164.3输出电路计算184.4纹波的抑制185辅助电路205.1电压驱动型脉宽调制器205.2电流检测电路205.3电压检测电路226单片机控制系统的设计226.1单片机最小系统设计226.2数模转换电路23结论26致谢27参考文献27附录A 电路

7、图281引言自70年代末以来，国外迅速发展功率场效应晶闸管（Power MOSFET）,绝缘门级双级性晶闸管（IGBT）和MOS栅控晶闸管（MCT）等新型功率开关器件，由于这些新型器件具有开关频率高，器件自身的功率损耗小，因而转换效率高，电路结构简单等优点，在加热电源领域中，正在得到广泛的应用。其中IGBT器件，其输出管压降低，一般在3V以下，器件本身的功耗小，具有晶闸管的优点，适合于大电流工作，其控制端采用了场效应管的技术，驱动非常小，适应于高速开关，且没有二次击穿的问题，工作比较安全，因此属于目前国际上有限发展的大功率开关器件。国外器件制造厂商推出了一系列大功率IGBT模块，其最大单管电流

8、已达到1000A以上，耐压可达到1200V（有的可达到1400V），开关时间在600ns以下。其实际工作频率可达到50KHz，功率较小时可达到100KHz，因此是极有前途的功率开关器件。但是，上述这些新型功率开关器件也存在一些弱点，如电压与电流的过载能力弱，当工作参数超过其安全范围是，非常容易损坏。因此给电路结构的设计与制造提出了新的要求，并且需要快速而有效的保护措施。由于IGBT逆变器的逆变频率高，节能效果好，在各种电源中均有重要的应用。但到目前为止，我国在应用大功率IGBT模块制造大功率直流稳压电源还是比较少，大功率直流稳压电源主要应用与我国的军事和航天事业当中，如适用于大功率冲击负载和飞

9、机、自行火炮、坦克、导弹等武器装备的起动电源。应用在我国的重型工业中。2概述2.1电源稳定问题的提出许多电子设备都需要良好稳定的直流供电电源，而外部提供的能源大多为交流电网电源，通常是通过火力发电、水利发电、核子发电及风力发电获得的。直流电源设备担负着把交流电源转换为电子设备所需的各种类别直流电源的任务。转换后的直流电源要具有良好的稳定性，当电网或负载变化时，它能保持稳定的输出电压，并具有较低的纹波。我们通常称这种直流电源为直流稳压电源。说到稳压问题可以追溯到上一个世纪爱迪生发明电灯时，就曾考虑过稳压电源。到二十世纪初，就有了铁磁稳压电源。电子管问世不久，就有人设计了电子管直流稳压电源。到四十

10、年代后期，电子器件与磁饱和元件相结合，构成了电子控制的磁饱和交流稳压电源，至今还在应用。五十年代，随着半导体工业的飞跃发展，晶体管的诞生使晶体管串联调整稳压电源，成了稳压电源的核心，这种局面一直维持到六十年代中期。随着电子设备的进步，电子设备开始从分立元件进入集成电路时代，体积日益减小，装机密度不断提高，规模容量逐渐增大。这种晶体管串联型常规电源难以满足形势发展的趋势日益显露。六十年代后期，科技工作者对稳压电源技术做了一次新的总结，使开关电源，可控硅电源得到了快速发展。与此同时，将稳压电源的大部分元器件都集成在一块硅基片上的集成稳压电源也不断发展。2.2电压不稳定的因素电源是电子设备的重要部分

11、，其质量好坏直接影响着电子设备的可靠性，而且电子设备的故障60%来自电源。因此电源越来越受到人们的重视。电子电路及电子设备对电源最基本的要求就是电源的输出电压或输出电流要稳定。稳压电源的输出电压不是绝对不变的，只是变化很小。从稳压电路的原理分析，最主要的引起输出电压变化的因素有两个：一是输入电压的变化引起的输出电压的变化；另一个是输出电流的变化(由于负载变化)引起输出电压的变化。输出电压的变化很微小，但正是这个微小的变化经放大后才能反馈去抵消原有的大部分变化。一般来说，稳压电路的设计首先要考虑输入电压和负载这两个因素。或者说，首先要“抵制”的是这两个因素引起的输出电压变化;也就是稳压电源稳定电

12、压的能力首先要看输入电压的变化和负载变化引起的输出电压的变化被限制到多小的程度。当人为地保持输入电压和负载不变时，输出电压仍有变化。引起这种变化的因素很多，其中最主要的是温度的变化，电路要工作起来，元器件上就有电流通过，就要消耗功率，引起温升。取样电阻和基准源温度的变化对输出电压的影响更大。2.3稳压电源的分类现代应用的稳压电源的种类比较多，分类方式也很多。按稳定对象分有交流稳压电源和直流稳压电源。是交流还是直流要看稳压电源的输出电压是交流还是直流。按稳定方式分，有参数稳压电源和反馈调整稳压电源。参数稳压电源电路简单，利用元件的非线性实现稳压，结构也简单。比如，用一只电阻和一只可控硅稳压管就能

13、构成参数稳压电源。反馈调整型稳压电源是一个负反馈闭环自动调整系统，它根据稳压电源的输出电压的变化量，经过取样、比较放大、再反馈给控制调整元件，使输出电压得到补偿而趋于原值，从而达到稳定。此电路较复杂，但稳定度高。按稳压电源的调整元件与负载的联接方式来分类，可以分为并联稳压电源和串联稳压电源两种。调整元件与负载并联的叫并联稳压电源或分流稳压电源，它通过改变调整管元件流过的电流的多少来适应输入电网电压的变化及负载电流的变化，以保持输出电压的稳定。调整元件与负载串联的稳压电源叫做串联稳压电源。在这种稳压电源中，调整元件串联在输入端和输出端之间，输出电压就依靠调整元件改变自身的等效电阻来维持恒定。按调

14、整元件分，有辉光放电管稳压电源，稳压管稳压电源，电子管稳压电源，晶体管稳压电源，可控硅稳压电源等。按调整元件的工作状态分，有线性稳压电源和开关稳压电源。根据需要，还可以有其他分类方法，例如集成电极输出型、发射极输出型;高压、低压;通用、专用等。2.4本文主要工作本课题主要是进行用单片机来控制直流稳压电源的研制工作。要求电源具有高可靠性。所以本文的主要工作有：在逆变电源的基础上建立以80C196KC单片机为控制核心的微机控制系统，设计单片机控制系统硬件，在满足控制系统要求的条件下，力求软硬件的最佳组合。所研制的单片机控制稳压电源的技术指标如下： 输入电压： 380V三相交流50HZ；输出电压：

15、24V输出电流： 800A；3电源硬件系统设计3.1单片机控制的直流稳压电源的总体设计图1 单片机控制的逆变电源的总体框图单片机控制的逆变电源的总体框图如图1所示，整套装置主要由电源主电路、PWM控制电路、驱动电路和单片机控制电路四部分组成。下面简要介绍一下这几部分的电路功能：1)主电路及驱动电路的功能主电路用来实现输入功率到输出功率的能量转换，驱动电路用来将脉宽调制电路输出的控制脉冲转换成符合开关功率器件要求的电平和阻抗形式，同时实现主电路和控制电路之间的电气隔离，其对功率开关元件的开关时间、损耗等有着直接的影响。另外，还需要在开关器件的工作点超出安全工作区时提供保护信号。2)基本控制电路的

16、功能基本控制电路的任务是根据单片机输出的电流给定值与实际电流反馈值的差值，通过调节输出脉冲的占空比来实现稳定的输出。3)单片机控制电路的功能为实现直流稳压电源，单片机系统控制电路用来输出其所需的电压、电流。以实现设计所要求的电源的电流和电压的稳定性3.1.1电源的主电路图2 电源主电路由图可见，电源主电路遵循一般逆变的AC-DC-AC-DC形式，三相工频交流网路电压经过整流模块整流和滤波，得到大约540V的直流电压。该直流电压施加到由功率开关管和中频变压器组成的逆变器上。功率开关管VT1、VT2、VT3、VT4组成桥的四臂，中频变压器TI连接在它们中间，相对桥臂上的一对功率开关管VTI、VT3

17、和VT2、VT4由栅极驱动电路以脉冲方式激励而交替地通断，将直流电压变换成20kHz的中频交变电压，中频变压器同时将大约540V电压降为24V左右的电压，然后经输出整流器整流滤波，输出直流电压。在全桥电路中，变压器的电压为，如果我们假定逆变器的效率为85%，占空比为0.8，则IGBT管的工作电流为： (3.1)3.1.2驱动电路驱动电路的作用主要是对驱动信号进行功率放大，并保证一定的脉冲前沿、后沿陡度，使其有足够的能力使IGBT饱和导通。同时，驱动电路还起到控制电路与主电路的电气隔离作用和故障信号的采集作用。根据IGBT静特性和动特性，对IGBT的驱动电路提出下列要求和条件：(1)由于是容性输

18、入阻抗，因此IGBT对门极电荷集聚很敏感，驱动电路必须可靠，要保证有一条低阻值的放电回路。(2)用低内阻的驱动源对门极电容充放电，以保证门极控制电压U有足够陡降的前后沿，使IGBT的开关损耗尽量小。另外，IGBT开通后，门极驱动源应提供足够的功率使IGBT不致退出饱和而损坏。(3)门极电路的正偏电压为+12V+15V，负偏电压应为-2V-10V。(4)IGBT多用于高压场合，故驱动电路应与整个控制电路在电位上严格隔离。(5)门极驱动电路应尽可能简单、实用，具有对IGBT的自保护功能，并有较强的抗干扰能力。(6)若为大电感负载，IGBT的关断时间不宜过短，以限制尖峰电压，保护IGBT安全。大多数

19、IGBT生产厂家为了解决IGBT的可靠性问题，都生产与其相配套的混合集成电路。根据IGBT管的型号，选用HL402（400A/600V及300A/1200V）快速型IGBT专用模块来驱动IGBT管。3IGBT的保护将IGBT用于逆变器时，应采取保护措施以防损坏器件。常用保护措施有：1）通过检出的过电流信号切断门极控制信号，实现过电流保护。2）利用缓冲电路抑制并限制过量的du/dt。3）利用温度传感器检测IGBT的壳温，当超过允许温度时主电路跳闸，实现过热保护。3.1.3输出电路本设计的输出电压是直流低电压，具有一定的输出功率。输出电路上对高频变压器次级的高频方波电压进行整流滤波。为了获得高质量

20、的直流输出电压，需要一些特殊的元器件，如肖特基势垒整流二极管以及存储能的电感，以产生低噪音的输出电压。1输出整流和滤波电路全桥式逆变电器的输出电路如图4所示，由于二极管D7、D8都给输出端提供半周期的电流，所以它们分担着相等的负荷电流，它们不需要续流二极管，因为当一个二极管截止时，另一个二极管就导通起到了续流的作用。但是，对二极管的反向截止电压参数的要求就高了，它的最小值应是：2.4VoVimax / Vimin2功率整流器的特点全桥式逆变器的输出电路如图3所示：图3 全桥式逆变器的输出电路输出电路中的整流二极管必须具有正向降低、快速恢复的特点，还应有具有足够的输出功率。普通的PN结二极管不适

21、于作为开关使用，因为它们恢复得慢，并且效率低。在电源中，可以使用三种类型的整流二极管：1) 高效快速恢复二极管2) 高效超快恢复二极管3) 肖特基势垒整流二极管肖特基势垒整流二极管即使在大的正向电流作用下，其正向压降也很低，仅有0.4V左右。由于它具有这一优点，使得肖特基势垒整流二极管特别适用于5V左右的低电压输出电路中。因为在一般情况下，低电压输出所驱动的负载电流都很大。而且随着结温的增加，其正向压降更低。肖特基势垒整流二极管的反向恢复时间是可以忽略不计的，因为此器件是多数载流子半导体器件，在器件的开关过程中，没有消除少数载流存储电荷的问题。3.1.4直流电源设计1IGBT驱动器用电源每块I

22、GBT驱动器模块(HL402)均需要一个单独电源的直流稳压电源供电。有驱动器模块的内部电路结构得知，需要稳压电源提供25V直流电源，最大输出电流不大于50mA即可。1)选稳压管因为要求输出直流电压25V，即25V，所以稳压管VD5的稳压值25V。设电源输出电流50mA时，流过稳压管VD5的电流5mA。当负载开路时，流过VD5的电流增加到。2)选定直流输入电压通常选 (3.2)在此我们取60V。3)求限流电阻 假定变化10%，则1.16066V (3.3)0.954V (3.4) (3.5)取1000。82.5V (3.6) 取84V。4)选择整流二极管流过二极管的电流： 带负载时，整流电压1.

23、2 (3.7)则变压器副边的最大反向有效值为： (3.8) 二极管承受的最大反向电压为： (3.9) 因此，可选用最大整流电流为50mA，最大反向工作电压为100V三相桥式整流块即可。5)选择滤波电容C一般要求。式中为整流电源的总负载，即T为直流电源周期，T0.02s (3.10)F (3.11) 取100F，耐压为63V的电解电容器。2运算放大器用稳压电源的设计该电源主要给运算放大器，电流、电压转换器以及过电流继电器供电。输出直流电压为15V，正电源输出电流为1A，负电源输出电流为500mA。运算放大器稳压电源电路如图4所示。图4 运算放大器稳压电源电源采用7815、7915稳压块稳压，最大

24、输出电流可达1.5A。负载电阻 (3.12) 同理实取1667F，= =3333F 耐压63V。整流器选用3A/100V整流模块。3单片机用 +5V稳压电源的设计单片机用+5V稳压电源，要求能够输出200mA电流。单片机稳压电源电路如图5所示：图5 单片机稳压电源电路负载电阻为： (3.13)0.05/252000F (3.14)实取 3300F，耐压25V。通常5+(34) 89V取 9V。变压器二次侧电压有效值为： (3.15)3.2元件选择3.2.1逆变电路的拓扑结构选择表1逆变电路的比较电路参数推挽式全桥式半桥式功率开关管集射极间施加电压稳态为2E,漏感引起的尖峰V 2E稳态为E,二级

25、管相位 VE同全桥输出相同功率时集电极电流IcIc2Ic功率开关管数量242输出滤波电容数量112宜获得的输出数量大大中等由上表可以看出，要获得大容量的输出，宜选用推挽式或全桥式拓扑结构，但是推挽式电路中由于漏感引起的尖峰电压是全桥式的2倍，这给电路设计与调试带来了困难，并对开关管的耐压提出了更高的要求，因而本系统采用已被广泛应用的全桥式电路拓扑结构。3.2.2逆变频率的确定选择逆变频率时应考虑： 1、能有效地减少变压器的体积和重量；2、所采用的开关元器件的频率特性；3、经济性。按照正弦波分析，变压器有以下的基本公式： (3.48) (3.49)式中，S为铁心截面积；B为磁感应强度的最大值。显

26、然，当B一定时，提高逆变频率不仅可降低变压器的体积和重量，而且使控制精度提高。因此，通常认为最佳逆变频率是在考虑到电路固有频率(电路的L、R、C决定电流衰减速度)的基础上，选用功率开关器件所能接受的最高频率(常以次级整流管的开关特性为参考基准)。但是经过实际调试发现，随着逆变工作频率提高，管子的功耗也增大，相应的散热器体积总量增大，不利于电源整机体积的缩小，而且还会导致变压器漏抗恶化，从而影响电源的正常工作。综合以上因数，结合参考国内外的研究水平和使用情况，本研究中的电源逆变工作频率选为20kHz。3.2.3开关元件的选择逆变器中最重要的一个器件就是功率开关元件，而功率开关元件正朝着高压大容量

27、、集成化、全控化、高频化及多功能化方向发展。从可控性来分，可以大致分为半控型和全控型器件。在逆变电源中，对功率半导体器件(尤其是开关管)有如下基本要求：1、耐电压值高；2、开关速度快，开关损耗低；3、动态特性di/dt及dv/dt耐量要高；4、耐冲击电流大，可靠工作范围大；5、热稳定性好。基于以上考虑，全控型器件是应优先考虑选用的器件。表2给出了达林顿GTR、功率MOSFET和IGBT三种全控型器件的特性比较。GTR开关速度较低，对di/dt有影响，而且是电流驱动方式，驱动功率较大，还存在二次击穿问题；功率MOSFET有较好的高速控制性能，然而容量小，难以实现大电流，主要应用于小型和轻型设备中

28、；IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件，它兼有MOSFET易驱动和功率晶体管电压、电流容量大的优点，其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫兹频率范围内，在较高频率的大中功率应用中占据主导地位。本文选用IGBT作为电路主控开关功率器件。表2 GTR 、MOSFET和IGBT器件名称达林顿GTR功率MOSFETIGBT开关速度100.312安全工作区小大大额定电流密（A/)203051050100驱动功率大小小驱动方式电流电压电压高压化易难易大电流化易难易高速化难极易易饱和压降极低高低并联使用较易易易对于次级整流元件，肖特基势垒二极管其正向压降很小，反向恢复时间也

29、极短，应是首选元件，这样可以降低功耗提高电源效率。3.2.4逆变控制方式的选择逆变技术的输出控制方式常用“时间比率控制”方式，通过改变导通时间ton和工作周期比例亦即脉冲的占空比来实现。控制方式有三种：(1)脉冲宽度调制型(PWM )：开关周期恒定，调节导通脉冲的宽度；(2)脉冲频率调制型(PFM)：导通脉冲宽度恒定，调节开关工作频率；(3)混合调制型：把PWM和PFM结合在一起。控制系统采用单片机为核心的控制系统，最方便的是PWM控制方式。4参数计算4.1输入电路参数计算1整流器的选择：输入整流采用三相桥式整流器，其整流电压为： (4.1)整流二极管的额定电流为：=(1.52)0.3671=

30、9.713A (4.2) 实取10A，选取额定电流为10A，耐压1200V的整流模块。2滤波电容的计算三相交流电经过整流器后输出波形如图6所示：图6 电源经整流滤波后的波形电源输入功率近似为： (4.3)为电容器的电压从放电到所需的时间。根据整流器的参数可近似认为： (4.4) (4.5)电路的输出功率为： (4.6) 输出电路的功率按80%计，则整流器的输入功率为： (4.7) (4.8)C7耐压值为： ，实取1200V。 3输入瞬间电压保护器件的选择压敏电阻的作用是削掉电网峰值电压。RY1 额定电压： (4.9)取750V。由于RY1、RY2、RY3 分别为输入电路线间瞬时过电压保护 ，所

31、以它们的额定电压取相同的值，即都取750V。RY4的额定电压应为： (4.10)取500V。RY5是作为整流后的电压保护压敏电阻，故其额定电压应为： (4.11) 实取1000V。4.2逆变电路参数计算1.放电电容的选择电源经过整流、滤波后的平均电压约为526V，电网波动系数取10%，计算电容时按下降情况考虑，即： (4.12)电源在IGBT管未导通前给电容C12和C13充电，因为均压电阻R/T 的阻值相同，所以两电容两端的电压相等且为/ 2，即： (4.13)设IGBT的管压降为2V，PWM输出=2V，信号占空比为40%(=0.4)，开关管频率 f=20kHZ，则： (4.14)与C7计算相

32、同。 (4.15)实取C12=C13=30mF。电容耐压：(1.52)=805.981074.64V (4.16)取1000V 即可。最好用两组容量为0.68mF，耐压1000V的聚丙烯电容并联使用，或用两只4.7mF，耐压1000V的高频电解电容器。2.IGBT管的选择1)集射极间的击穿电压采用380V交流电供电，电网电压向上波动10%，并考虑由变压器漏感起的尖峰电压等因素。 (4.17)取1200V。2)集电极电流全桥式逆变电路中，IGBT的集电极电流为： (4.18)取200A。3)IGBT的关断时间选用1200V，145A的全桥模块，可取型号SKM145GAR128D的管子。=210n

33、s =430ns 逆变器频率f=20KHZ，T=1/f =50ms，=0.4T=20ms。最小控制死区时间： ，故可使用。4)功率损耗开通瞬间损耗： (4.19)准饱和管压降为 =3V，=20ms，准饱和导通时损耗： (4.20) 关断时损耗： (4.21) (4.23)3.变压器T1的选择变压器原边工作电压为： (4.24)副边电压为： (4.25)所以T1的变比为： (4.26) 实取5变压器即可。4.3输出电路计算1.输出滤波电抗器电抗器的频率为，为使电抗器电流连续以维持滤波效果，必须保证，即保证，即： (4.27)当=5A时， (4.28) (4.29)只要保证的电抗值大于36.31m

34、H即可满足要求。2滤波电容的计算允许的电压脉冲值 (4.30) (4.31)实取15F。耐压值为, 实取50V。 耐压值为50V，容量为15F的聚丙烯电容器。3肖特基二极管肖特基二极管作为输出整流二极管必须提供的最小峰值正向电流为： (4.32)最大正向电流的额定值： (4.33)4.4纹波的抑制1、开关电源纹波产生的原因开关电源的工作机理在于把电网电压全波整流变为直流电,经高频开关逆变成交流电,由开关变压器降压,经高频二极管整流滤波后以直流电输出。开关电源纹波产生来源的途径有以下几个：(1)低频纹波低频纹波是由于滤波电路中的电解电容容量不是足够大所造成的,由于开关电源体积的限制,电解电容的容

35、量不可能无限制地增加,所以导致低频纹波的存在,该纹波频率随整流电路方式的不同而不同。 (2)高频纹波由于开关电源逆变桥中的开关管工作在开关状态,为了减小高频开关变压器的体积和重量,要求主开关管的开关频率越来越高,在每次主开关管的开关过程中都要产生相应的尖峰电压过冲,因此引起共模纹波,使开关电源输出电压中包含两倍于主开关管工作频率的共模纹波。(3)闭环调节器引起的纹波一般开关电源要求对输出电压进行闭环控制,因此,输出端的纹波会通过反馈网络进入调节器回路,导致调节器的自激振荡,引起附加纹波,此纹波电压一般没有固定的工作频率,另外,调节器参数设计得不适当也会引起纹波。2、纹波抑制措施 (1)低频纹波

36、的抑制低频纹波抑制有如下几种常用的方法：采用有源滤波器来降低低频纹波含量,该方法利用晶体管发射极电流是基极电流的1+倍之原理,可使在基极所接的很小容量的电容在发射极等效为一很大容量的电容。在输出端加低频滤波器,该方案是在高频开关整流电压与输出之间串入某一形式的滤波器同时滤去高频开关逆变造成的因PWM调节引起的差模纹波和整流后的低频纹波。(2)高频纹波的抑制高频纹波抑制的目的是给高频纹波电压提供通路,常用的方法有以下几种:高频逆变侧与直流侧地之间增加高频耦合电容C在高频开关变压器的初级增加尖峰电压抑制网络,在开关变压器中增加屏蔽层,并将屏蔽层接地,有利于降低高频纹波电压。合理布线。降低逆变桥中开

37、关元件与高频整流管的开关应力,共模纹波是由于开关元件通断时电路中寄生电感L的存在引起的Ldi/dt造成的,所以在开关元件上并联限制开关应力的过压吸收网络可以减小输出纹波。3、本文采取的措施在抑制低频纹波采取下图所示的低频滤波器，该方法是在高频开关整流电压与输出之间串入某一形式的滤波器同时滤去高频开关逆变造成的因PWM调节引起的差模纹波和整流后的低频纹波。图中L与C1或L与C2的取值要合理选用。一般L与C1或L与C2的取值应按。式中的为开关电源逆变器的逆变频率。 图7 低频滤波器电路图5辅助电路5.1电压驱动型脉宽调制器TL494的特点与功能TL494是电压驱动型脉宽调制器，可显示器、计算机等系

38、统，TL494的管脚如图8所示：图8 TL494管脚图作为开关电源电路，TL494的输出三极管可接成共发射极及射极跟随器两种方式，因而可以选择双端推挽输出或单端输出方式，在推挽输出方式时，它的两路驱动脉冲相差180度，而在单端方式时，其两路驱动脉冲为同频同相。5.2电流检测电路1电路设计电流检测是实现电流负反馈控制的基础，检测电路如4.2图所示,逆变器输入电流If流经传感器TA时，在电阻R1两端产生相应的电压，经跟随器IC1输出，再经组成滤波器滤波后，进入单片机系统A/D转换口，由A/D转换器转换成数字量。2参数计算1)电流转换器的计算：电流转换器一次测电流额定值为1000A式，选用LEM块，

39、现选用LA1000-7型号的LEM作为检测元件，其检测范围为0800A。匝数比为1:10000，内阻=50，LEM块内功率输出管饱和压降=0.5V，电源电压为15V。由于，在额定一次电流下，流过测量电阻的电流为： (5.1)实取70。 (5.2)对应的一次电流值为： (5.3)转换后的电压最大值为： (5.4)2)滤波器参数的计算电流检测电路如图9所示：图9 电流检测电路图由于最大电流时的反检测电压小于单片机A/D转换器允许的最大输入电压5V，因此滤波器的放大倍数为： (5.5)取、均为20kW，300W，30W，则： (5.6) (5.7)电容C可在调试时根据情况确定。运算放大器选用LM324普通运算放大器即可。3)输出调整及保护为了输入到单片机A/D转换器的电压在5V以下，故增设一只稳压管起保护作用，防止由于运算放大器损坏时，输出正负高电压而导致A/D转换器，甚至单片机系统损坏，稳压管VDW1的稳压值选定为5V。电位器RP1为10K，用来调整输入A/D转换器电压的大小，即改变电流反馈系数。5.3电压检测电路1电压检测电路电压检测元件采用HV100转换模块，匝数比为10000：2000，电压转换系数为1，当逆变器空载时，输入HV100的电压为：