Проектирование системы управления широтно-импульсным преобразователем
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
?дального, пилообразного, треугольного) и постоянного напряжения. В качестве нелинейного элемента обычно применяют транзистор.
Для определения вида передаточной характеристики преобразователя постоянного напряжения в постоянное необходимо учесть линейность регулировочных характеристик для однополярной и двуполярной модуляции. Так как зависимость относительной длительности импульсов управления от сигнала задания при вертикальном методе управления имеет линейный характер при пилообразном опорном напряжении и синусоидальный при гармонической форме опорного напряжения, то передаточная характеристика ШИП на идеальных элементах будет линейной при пилообразном опорном напряжении и синусоидальной - при гармоническом. Структура системы управления ШИП приведена на рисунке:
полупроводниковый преобразователь генератор импульс
Рисунок 4 - Структурная схема управления ШИП
где ГПН - генератор пилообразного напряжения;
УС - устройство сравнения;
НЕ - инвертор.
Рисунок 5 - Диаграммы структурной схемы управления ШИП.
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМ СИФУ
Спроектируем структурную схему управления. Она будет иметь вид представленный на рисунке
Рисунок 6 - Структурная схема управления
Система управления ШИП состоит из следующих блоков:
ГВИ - генератор высокочастотных импульсов. Предназначен для формирования на своем выходе импульсов открывающих транзистор ГПН.
ГПН - генератор пилообразного напряжения. Обычно для ШИП используется частота коммутации ключей (1-5) кГц. ГПН формирует на своем выходе высокочастотную пилу .
К - компаратор. Предназначен для сравнения пилообразного напряжения с напряжением управления и в момент их равенства меняет свое выходное состояние.
ВФ - выходной формирователь. Предназначен для обеспечения гальванической развязки между силовой схемой и схемой управления, а так же для формирования импульсов необходимой мощности, обеспечивающей надежное открывание IGBT транзистора.
СБ - силовой блок.
Диаграммы работы ШИП представлены на рисунке
Рисунок 7 - Диаграммы работы системы управления ШИП
Функциональная схема управления ШИП имеет вид:
Рисунок 8 - Функциональная схема управления ШИП
Условные обозначения на схеме:
Кл - ключ (транзистор);
И - интегратор;
С - сумматор;
ОУ - операционный усилитель;
К - компаратор;
УИ - усилитель импульсов;- драйвер, осуществляющий гальваническую развязку СИФУ и силовой цепи.
5. ВЫБОР ТИПОВ ЦИФРОВЫХ И АНАЛОГОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ (ИМС)
Цифровая схема - интегральная микросхема, предназначенная для преобразования и обработки информации, сигналов, изменяющихся по законам дискретной функции.
Интегральная схема - микроэлектронное изделие, которое предназначено для выполнения определённой функции, преобразования и обработки сигнала. Имеют высокую плотность упаковки электрических соединений элементов, которые с точки зрения требований к эксплуатации рассматриваются как единое целое.
В схеме применяется операционный усилитель К154УД4.
Рисунок 9 - Схема усилителя К154УД4
Основные параметры операционного усилителя:
Коэффициент усиления ;
Напряжение смещения нуля ;
Входной ток ;
Скорость нарастания выходного напряжения ;
Напряжение питания ;
Потребляемый ток .
В качестве выходного формирователя для IGBT-транзистора SK30GH123используется драйверIR2213 [сайт irf.ru],особенности:
Управляющие каналы разработаны для нагруженного функционирования
Полностью работоспособны до +1200В
Нечувствителен к отрицательным напряжениям при переходных процессах
Стойкость к скорости нарастания напряжения (dV/dt)
Диапазон напряжения питания драйверов 12…20В
Блокировка при снижении напряжения
Отдельное питание логики от 5В до 20В
Смещение логики и общего питания 5В
Входы с КМОП триггерами Шмита с привязочными резисторами к общему питания
Тактирование логики выключения
Согласованная задержка распространения для обоих каналов
Выходы драйвера в фазе со входами
Напряжение смещения VOFFSET не более 1200В
Имп.вых. ток к.зIо 1.7 А/ 2 А
Выходное напряжение драйверовVOUT 12 - 20В
Время вкл./выкл. 280/225 нс
Согласованная задержка 30 нс
Рисунок 10 - Расположение выводов драйвера IR2213
Описание выводов:
VddПитание логикиHINЛогический вход управления выходом драйвера верхнего уровня (HO), в фазеLINЛогический вход управления выходом драйвера нижнего уровня (LO), в фазеSDВход выключенияVSSЛогический общийVBНапряжение питания ключей верхнего уровняHOВыход драйвера верхнего уровняVSВозврат питания верхнего уровняVCCПитание драйверов нижнего уровняLOВыход драйвера нижнего уровняCOMВозврат питания нижнего уровня- драйверы высоковольтных, высокоскоростных МОП-транзисторов или IGBT-транзисторов с независимыми выходными каналами нижнего и верхнего уровней. Собственная HVIC-технология и стойкая к защелкиванию КМОП-технология позволили создать монолитную конструкцию.
Логический вход совместим с стандартными КМОП или LSTTL выходом. Выходы драйверов отличают