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基于专用芯片UC3842的电机控制开关电源设计
昨天&09:42
本文介绍了一种基于专用芯片UC3842的开关稳压电源。在电机调速控制器中，该电源提供功率开关元件基极(栅极)驱动电压和控制电路工作电压。开关电源性能的好坏直接影响到电机调速控制器的工作可靠性。该电源是为30 kW开关磁阻电机控制器设计的，也适用于采用功率ＭＯＳＦＥＴ或ＩＧＢＴ作为开关元件的中小功率感应电机调速控制器。
1 主回路方案
1.1 电源电路
此电源是为30 kW开关磁阻电机控制器设计的，此电机功率变换器的主电路为不对称半桥电路［1］。采用反激变换器结构［2］，具有结构简单、损耗小的优点，但输出电压纹波较大，通常用在150 W以下的电源中。具体电路如图1所示。
此电源为单芯片集成稳压电源，PWM芯片采用UC3842。UC3842是一种高性能的固定频率电流型控制器，是专为脱线式直流变换电路设计的，其内部结构如图2所示。
他集成了振荡器、有温度补偿的高增益误差放大器、电流检测比较器、图腾柱输出电路、输入和基准欠电压锁定电路及PWM锁存器电路。可以实现逐个脉冲的电流限制，输出电流可达1 A，可直接驱动MOSFET。
1.2 工作原理
此电源电路工作原理为：220 V三相的交流输入电压先经三相不控整流，再经支撑电容平滑，为电源电路提供550 V直流工作电压。当三相逆变器接通电源时，R5和C2吸收电路启动时的冲击电流。从逆变器主电路来的直流母线电压经电阻R6降压后，给ＵＣ3842提供约16V的起动电压。进入正常工作后，二次绕组W3经D3，C16提供ＵＣ3842的工作电压。另一绕组W2的高频电压经D2，C13整流滤波，再经7.5kΩ电阻R12，R13和2kΩ电位器RP1分压，获得输出电压信号。此信号经可调稳压管ＴＬ431产生偏差信号，再经光电隔离加到ＵＣ3842的误差放大器放大，控制ＶＭＯＳ管的开通与截止，实现稳压的目的。电源的过流保护由1.8Ω电阻R19检测到ＶＭＯＳ管的过流信号，电流超过域值时封锁ＵＣ3842输出信号，实现单周期过流保护。
UC3842驱动VMOS管VT1以控制高频变压器一次绕组通断，进而获得多组副边电压输出。此输出经二极管整流、电容滤波后得到多路直流电压。供给三相逆变器各功率开关元件驱动(W6，W7，W8，W9)与ＰＷＭ控制电路(W2，W4，W5)。电路稳定工作时UC 3842的电源由W3，D3，C16组成的电源电路提供。
ＶＭＯＳ管选用耐压1000Ｖ，电流8Ａ的场效应管8N100。为了保证开关元件在快速开关过程中不产生过大的尖峰电压，需用C8，R15，D1组成的ＲＣＤ缓冲电路来抑制。缓冲电路二极管V3选用快速恢复二极管FR107。
R8，R9和稳压管D11用来限制栅极电压和电流，进而限制ＶＭＯＳ管开关速度，有利于改善电磁兼容性。
+15V电源和-15V电源对控制电路电源精度要求较高，但因为共用同一个变压器很难通过PWM实现反馈控制来稳压。为获得高品质的控制电源，应用线性稳压芯片(如图1所示)构成了复合式开关稳压电源。为防止输出在轻载或空载时的电压升高，在5 V整流输出端并联一个100Ω的负载电阻。
2 变压器设计
电机控制逆变器开关电源是一个具有多路输出的直流电源。由高频变压器8个副边绕组经整流滤波后获得。开关电源的性能在很大程度上决定于变压器的设计。
2.1 功率计算
高频变压器的副边绕组Ｗ6，Ｗ7，Ｗ8提供了三相逆变器3个上桥臂元件的驱动电源，Ｗ9提供了下桥臂3个元件的驱动电源(亦可用3个绕组分别提供，以避免交叉干扰，此处只用一组是为了简化系统)。按逆变器开关元件对驱动电路电压、电流的要求确定功率。本电机控制功率变换器功率模块为IGBT，驱动模块为EXB841。选定Ｗ2，Ｗ3，Ｗ4电压20Ｖ，电流100mA；Ｗ5电压20Ｖ，电流200mA。Ｗ6，Ｗ7绕组提供其他模拟电路±15Ｖ，300mA电源。Ｗ8绕组提供5Ｖ给微处理器，输出电流为2Ａ。Ｗ2为开关电源自身的反馈绕组，其功率很小，可忽略。
由以上设定条件可知高频变压器的输出功率为：
设计效率为85%并留有一定裕量，设计目标为额定功率为40 Ｗ的高频变压器。
2.2 磁心的选用
根据文献给出的高频变压器最大承受功率与磁心截面积的关系并考虑窗口面积，本开关电源选用EI-35磁心，其有效截面积为100 mm2。
2.3 绕组匝数的确定
首先确定开关电源功率和开关元件的工作频率。若工作频率小于20 kHz，则进入音频范围的噪声较大，纹波增大。若开关频率较高，则开关损耗增大，系统效率降低。因此确定工作频率时要折衷考虑，实际选择工作频率为30 kＨz。
取ＰＷＭ调制的占空比：
考虑工作环境较为恶劣，最低直流输入电压：
EI35中心柱磁芯有效面积：Ae=100 mm2
铁氧体磁芯磁感应强度取65%的饱和值：
根据一个导通期间的伏秒值与原边匝数的关系，则变压器的原边匝数为：
实际取300匝以便于绕制与计算。则变压器副边绕组匝数计算如下：
原边绕组每匝伏数为：
取整流二极管压降0.7 V，副边绕组压降0.6 V得：
试验时由于气隙的原因产生漏磁，以上副边匝数还需稍做调整。
与正激开关电源变压器不同，此反击电源变压器兼有储能的作用，流过直流电流成分时容易饱和。所以要使用带有气隙的磁芯。原理如图3所示。
有气隙时，由于B-H特性曲线斜率减小。在Hdc不变的情况下Bdc减小，磁滞回环远离饱和区。另外，有气隙时剩余磁感应强度Br减小，ΔBac变化范围增大。另外又由于有气隙时B-H特性曲线向H轴靠拢，在ΔBac，Bdc不变的情况下ΔHac，Hdc增大。由上可知，适当增加气隙可以增强电路的电流输出能力和抗干扰能力。
经过试验气隙大小为0.3 mm时较为合适。
3 实验与结论
此开关电源5 V时输出的纹波如图4所示，峰值为15 mV，纹波不大于0.3％。该电源作为30 kW开关磁阻电机控制器电源，在胜利油田已得到实际应用，工作可靠。
昨天&12:56
这是一款经典的IC，同TL494并驾齐驱
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三相桥式全控整流电路如何解决主电路与触发电路的同步问题
来源：www.zuowenzhai.com &&&作者：编辑&&&日期：
大功率可调直流电源的设计论文编号:JD1033论文字数:13679,页数:33摘 要50年代是我国电源整机的创建和仿制时期，主要是仿苏的电子管直流电源、磁饱和交流电源和仿美、仿欧的电子或磁放大式交流稳压电源，并逐渐实现了国产化。这个时期的电源体积大、耗能多、效率低，技术水平相当于国际30-50年代的水平。 随着电力电子技术的飞速发展，作为电子系统的心脏的电源也获得了空前的发展。电子管直流电源，磁饱和式交流电源逐渐被淘汰，晶闸管电源、晶体管电源、磁放大式交流稳压电源得到迅速发展，占据了电源市场的统治地位。开关电源和线性电源是现代电子电源发展的两个主要方面，开关电源以功耗小、效率高、体积小、重量轻的优势几乎席卷了整个电子界，而线性电源则以其固有的稳定性仍占有一席之地。为了顺应现代电子技术设备对多种电压和电流的需求，在满足体积小、重量轻、效率高、抗干扰能力强的同时，还应有更好的可靠性和经济性。本文是以晶闸管为主要器件，设计制作了一台输出电压50V～125V可调，输出的最大电流可达100A的大功率直流电源。设计中采用规格为KP400－5的晶闸管，此晶闸管文中系统的介绍了晶闸管移相控制的原理及其在变流系统中的应用。主电路的设计选用三相桥式全控整流电路（晶闸管移相范围为0≤ɑ≤90°）组成三相变压器，初级电路采用三角形接法，次级则采用星形接法，鉴于晶闸管元件的电压和电流过载能力极差所以在主电路中还加入了简单的过电压和过电流（短路）的保护。为了简化设计并满足体积小、重量轻、经济可靠的要求，在晶闸管的触发电路里使用了高性能晶闸管三相移相触发集成电路TC787。关键词 晶闸管，移相控制，触发电路，TC787，保护电路目 录第1章 前言11.1 电力电子技术发展史11.2 本文的设计工作2第2章 设计方案和主电路设计42.1 设计方案42.2 常见的三相整流电路分析42.2.1 三相半波可控整流电路52.2.2 三相桥式可控整流电路112.3 整流变压器及晶闸管参数的计算和选择15第3章 触发电路173.1 晶闸管对触发电路的要求173.2 同步变压器的选型183.3 触发电路的设计183.3.1 高性能晶闸管三相移相触发集成电路TC787183.3.2 TC787的主要设计特点20第4章 保护电路234.1 过电压保护244.2 过电流保护24结束语26参考文献27附录128附录229致谢30以上回答来自:
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三相桥式可控整流电路讲解.doc 46页
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三相桥式可控整流电路讲解
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整流电路尤其是三相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要，也是应用得最为广泛的电路，它不仅应用于一般的工业领域，还应用于电力系统、通信系统、能源系统及其他领域。三相桥式可控整流电路中应用最多的是三相桥式全控整流电路，本文主要对三相桥式全控整流电路进行设计研究，将工频三相电压经过整流后变为直流电压供负载使用，并利用PROTEL，绘制整流电路的主电路，触发电路以及总电路等的原理电路图和PCB版图。本次设计利用TC787集成电路进行触发，从而完成设计的要求。
关键词：电力电子；整流电路；TC787
Rectifier circuit especially three-phase bridge controlled rectifier circuit is the most important in power electronics technology, is used for a wide range of circuit. It is not only used in the general industrial field, also used in power system, communication system, energy system and other fields. Used in most of the three-phase bridge controlled rectifier circuit is three-phase full bridge controlled rectifier circuit, this paper mainly of three-phase full bridge controlled rectifier circuit were study design, the three-phase power frequency voltage after rectification variable for DC voltage for load, and the use of Protel, rendering the main circuit of the rectifier circuit, trigger circuit and the circuit of the circuit principle diagram and PCB layout. This design uses TC787 integrated circuit to trigger, so as to complete the design requirements.
Keywords：
1.1 研究背景和意义 1
1.2 课题来源和意义 1
1.3 国内外研究现状 2
2 三相桥式可控整流电路 4
2.1 晶闸管的简介 4
2.1.1 晶闸管的分类 5
2.1.2 晶闸管的结构与工作原理 6
2.1.3 晶闸管的基本特性 7
2.1.4 晶闸管的主要参数 9
2.2 主电路的选取方案 10
2.3 三相桥式全控整流电路的工作原理 11
2.3.1带纯电阻负载时的工作情况 11
2.3.2 计算与说明 16
3 触发电路的设计 19
3.1 TC787简介 20
3.1.1 管脚功能 20
3.1.2 工作原理 22
3.1.3 设计特点 23
3.1.4 主要参数 23
3.2 触发电路定相 24
4 保护电路设计 26
4.1 过电压保护电路设计 26
4.2 过电流保护电路设计 27
4.3 缓冲电路的设计 27
5 基于MATLAB的仿真 29
5.1 仿真模型的建立及设置 29
5.2 相关参数设置及仿真 29
6 基于protel的绘制 35
6.1 电路原理图 35
6.2 电路PCB版图 37
参考文献 40
1.1 研究背景和意义
整流电路这个技术在我们的工业生产上应用特别广泛，比如调压调速直流电源、发电机的励磁调节、电解及电镀等领域得到广泛应用。整流电路的作用就是把交流电能转换为直流电能的电路，并且大多数整流电路是由变压器、整流主电路、触发电路和滤波器等组成。
在今天由于三相全控整流电路的整流负载容量较大，输出直流电压的脉动比较小等优点，使得三相桥式全控整流电路是现如今应用的最为广泛的整流电路。
我所做的这次设计可以更好实现各个行业对整流电路的需求，我在充分了解整流主电路工作原理的基础上，又设计出了性能较好的触发电路，这样便可以产生出更加好的波形，以实现我们的市场要求。
正在加载中，请稍后...18脉波不控整流外加辅助电路谐波抑制方法研究
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