電力電子課程設(shè)計(jì)

1、目錄目錄 第一章第一章 緒論緒論.6 1.1 電力電子學(xué)介紹.6 1.2 電力電子的發(fā)展.6 1.3 電力電子在我國(guó)的應(yīng)用.7 第二章第二章 dc/dcdc/dc 變換技術(shù)變換技術(shù).7 2.1 dc/dc 變換簡(jiǎn)介.7 2.2 降壓式斬波電路原理簡(jiǎn)介.8 2.3 升壓式斬波電路原理簡(jiǎn)介.9 第三章第三章 pwmpwm 技術(shù)（脈寬調(diào)制技術(shù)）技術(shù)（脈寬調(diào)制技術(shù)）.10 3.1 pwm 技術(shù)（脈寬調(diào)制技術(shù)）簡(jiǎn)介.10 第四章第四章 dc/dcdc/dc 變換器變換器.11 4.1 dc/dc 變換器原理圖.11 4.1.1 dc/dc 變換器工作原理解析.12 4.2 tl494 簡(jiǎn)介.13 4.3

2、 三極管簡(jiǎn)介.15 第五章第五章 dc/dcdc/dc 變換器的調(diào)試調(diào)試與結(jié)果變換器的調(diào)試調(diào)試與結(jié)果.16 5.1 調(diào)試步驟.16 5.2 調(diào)試結(jié)果及波形繪制.17 第六章第六章 課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)課程設(shè)計(jì)心得體會(huì).18 第七章第七章 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).19 第一章第一章 緒論緒論 1.11.1 電力電子學(xué)介紹電力電子學(xué)介紹 近二十年來(lái), 電力電子學(xué)有了飛躍的發(fā)展。它大大推動(dòng)了鐵路牽引動(dòng)力的 現(xiàn)代化。直流斬波凋速就是伴隨鐵路牽引動(dòng)力現(xiàn)代化而迅速發(fā)展起來(lái)襖一種新 型紐牽引調(diào)速方式。電力電子學(xué)是一門將大功率半導(dǎo)體器件、電力電路和控制 技術(shù)融為一體的跨于電力、電子、控制之間所新 興學(xué)科。它將弱電和強(qiáng)電

3、、微電子電路和電力電 路、微機(jī)控制和大型電氣裝置等緊密聯(lián)系起來(lái), 為工業(yè)現(xiàn)代化、自動(dòng)化提供了理論基礎(chǔ), 成為包 括鐵路牽引動(dòng)力現(xiàn)代化在內(nèi)的現(xiàn)代技術(shù)革命仗重 要技術(shù)支柱。直流斬波控制機(jī)動(dòng)車的應(yīng)用, 是直 流牽引動(dòng)力現(xiàn)代化的標(biāo)志之一。該車的電力傳動(dòng) 電路、控制電路和輔助電路是電力電子學(xué)的理論 和技術(shù)的具體應(yīng)用。本文通過(guò)分析電力半導(dǎo)體器 件的發(fā)展對(duì)斬波調(diào)速在直流牽引領(lǐng)域應(yīng)用能推動(dòng)作用, 說(shuō)明迅速提高鐵路電力 電子學(xué)水平、提高電力電子技術(shù)科研能力, 對(duì)高速發(fā)展我國(guó)鐵路運(yùn)輸和城市交 通豹重要性。 1.21.2 電力電子的發(fā)展電力電子的發(fā)展 1973 年，newell 在美國(guó)以電力電子學(xué)命名的專家會(huì)議上，

4、提出電力電子學(xué) 是電氣工程三大主要領(lǐng)域：電力、電子與控制之間的邊緣科學(xué)。與此同時(shí)，他 還對(duì)電力電子學(xué)的發(fā)展前景作了如下六點(diǎn)估計(jì)： （1）采用電力半導(dǎo)體器件的電力電子裝置將繼續(xù)發(fā)展，并出現(xiàn)過(guò)去未開(kāi)拓 的新領(lǐng)域。 (2)借助于電子計(jì)算機(jī)的電路分析與器件模擬技術(shù)，將進(jìn)一步發(fā)展， 使理論的系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為可能。而電力電子學(xué)將因此成為一門學(xué)科。(3)電力半導(dǎo) 體器件經(jīng)過(guò)研究和發(fā)展，將和小信號(hào)元件同樣取得迅速的發(fā)展。(4)規(guī)格化的、 一般用途的開(kāi)關(guān)模塊(組件)，將進(jìn)一步向廉價(jià)、可靠、 多功能發(fā)展。模塊中還將包含控制電路在內(nèi)。(5)高 等院校中開(kāi)始出現(xiàn)電力電子學(xué)專業(yè)，國(guó)家將要求某些 大學(xué)設(shè)這門學(xué)科。(6)本學(xué)科

5、內(nèi)，有關(guān)專業(yè)(如器件和 電路)間的交流協(xié)作將加強(qiáng)，并出現(xiàn)有關(guān)電力電子學(xué) 的專門人才。 五年以後，日本的原島文雄在電氣 學(xué)會(huì)雜志發(fā)表了一篇題為“電力電子學(xué)展望”的論 文。認(rèn)為形勢(shì)的發(fā)展正同 newell 所作的六點(diǎn)估計(jì)相 同，并另作了以下五點(diǎn)補(bǔ)充。(7)高壓及快速半導(dǎo)體器件將繼續(xù)提高性能并降低 價(jià)格。(8)交流調(diào)速技術(shù)將不斷發(fā)展和普及。(9)引入微電子技術(shù)後系統(tǒng)的控制 性能將進(jìn)一步提高。(10)降低無(wú)功功率及抑制高次諧波的技術(shù)將發(fā)展。(11)電 力電子學(xué)將和節(jié)能結(jié)合，成為今後重要的發(fā)展方向。 近兩年來(lái)，節(jié)能已成為電 力電子學(xué)發(fā)展的中心議題，國(guó)際上不斷有專著或論文報(bào)道，并因此促進(jìn)了交流 調(diào)速等技術(shù)

6、的發(fā)展。 1980 年日本電氣學(xué)會(huì)全國(guó)大會(huì)上，佐藤則明發(fā)表了“電 力電子學(xué)的新方向”(總論)一文，再次肯定了原島文雄對(duì)發(fā)展前景所作的五點(diǎn) 估計(jì)，并作了三點(diǎn)補(bǔ)充，強(qiáng)調(diào)了下述一些應(yīng)用方面將迅速發(fā)展。(12)直流輸電、 新能源技術(shù)等發(fā)電輸電方面的應(yīng)用。(13)斬波器電車、超高速鐵道等車輛方面 的應(yīng)用。(14)電力用高頻振蕩技術(shù)。 以上是近七年來(lái)，各國(guó)專家對(duì)電力電子學(xué)發(fā)展前景的估計(jì)和評(píng)述。這些估 計(jì)有一定的連續(xù)性，說(shuō)明經(jīng)過(guò)時(shí)間的考驗(yàn)它們是正確的。從具體內(nèi)容來(lái)看，逐 年又有所增添，這是電力電子學(xué)迅速發(fā)展的必然結(jié)果。 1.31.3 電力電子在我國(guó)的應(yīng)用電力電子在我國(guó)的應(yīng)用 我國(guó)對(duì)節(jié)能技術(shù)也十分重視，電力電

7、子技術(shù)在節(jié)能方面的應(yīng)用已經(jīng)開(kāi)始。 今後應(yīng)普及電力電子技術(shù)在節(jié)能上作用的認(rèn)識(shí)，圍繞節(jié)能加快電力電子技術(shù)的 發(fā)展。在人才培養(yǎng)方面，我國(guó)高等院校已開(kāi)始或正在設(shè)置電力電子學(xué)專業(yè)，電 力電子及電力半導(dǎo)體研究生也正在開(kāi)始或計(jì)劃培養(yǎng)之中。目前參加電力電子學(xué) 會(huì)活動(dòng)的大專院校已有五十余個(gè)。在電力半導(dǎo)體器件方面，正如發(fā)展前景所作 的估計(jì)，也正在向功率、快速、模塊、廉價(jià)四個(gè) 方向發(fā)展。并根據(jù)我國(guó)當(dāng)前情況，正特別強(qiáng)調(diào)與 加強(qiáng)可靠性、成品率、全面參數(shù)三方面的工作。 在電力電子裝置方面，我國(guó)當(dāng)前生產(chǎn)最多的是牽 引、電化和電熱冶金、直流傳動(dòng)、勵(lì)磁四類裝置， 但正如發(fā)展前景所估計(jì)的：斬波調(diào)速、交流調(diào)速、 直流輸電、靜止補(bǔ)償

8、等方面，也已有所發(fā)展或正 在開(kāi)始工作。 應(yīng)特別指出的是：電力電子技術(shù)對(duì)日用電器 的發(fā)展具有重要影響。實(shí)際上，電力半導(dǎo)體器件 中大部分是中小型器件。在國(guó)外，日用電器是電力電子技術(shù)的最大市場(chǎng)之一。 但由于作為發(fā)展階段己經(jīng)過(guò)去，故未列入發(fā)展前景的估計(jì)之內(nèi)。我國(guó)在發(fā)展過(guò) 程中，一直未能重視小功率電力半導(dǎo)體器件及日用電器的生產(chǎn)，所以和國(guó)外差 距很大。當(dāng)前正在大力發(fā)展日用機(jī)電產(chǎn)品，所以有必要強(qiáng)調(diào)電力電子技術(shù)為日 用電器服務(wù)。由于我國(guó)民用市場(chǎng)龐大，估計(jì)將有一個(gè)良好的應(yīng)用前景。 電力電子技術(shù)的發(fā)展，加強(qiáng)了器件、電路、裝置、系統(tǒng)和控制各個(gè)方面的 聯(lián)系，其相互間的促進(jìn)會(huì)越來(lái)越明顯。 第二章第二章 dc/dcdc/

9、dc 變換技術(shù)變換技術(shù) 2.12.1 dc/dcdc/dc 變換簡(jiǎn)介變換簡(jiǎn)介 dc/dc 變換電路廣泛用于可調(diào)整直流開(kāi)關(guān)電源和直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)中。變換器的輸 入是由電網(wǎng)電壓整流而來(lái)的不可控直流電壓，變換電路的功能是通過(guò)控制電壓 vc 將不控的直流輸入變?yōu)榭煽氐闹绷鬏敵觯ǔ０堰@種電路稱為斬波電路或斬 波器。 為了簡(jiǎn)化變換電路的分析，一般作如下假設(shè)：開(kāi)關(guān)是理想的，忽略感抗和容 抗的損耗，直流輸入電壓內(nèi)阻為零且有很大的濾波能力，變換電路的輸出級(jí)有 一個(gè)濾波器，其負(fù)載可以用一個(gè)等效電阻來(lái)代替，直流電機(jī)負(fù)載可用一個(gè)直流 電壓串聯(lián)一組繞組電阻和電感來(lái)代替。 在 dc/dc 變換電路中，可以控制直流輸出電壓平

10、均值的大小，使其適應(yīng)于輸 入電壓和輸出負(fù)載的特性。在開(kāi)關(guān)式 dc/dc 變換電路中，輸入電壓是固定不變 的，可以利用控制開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)間來(lái)控制輸出電壓的平均值。最常用的 控制輸出電壓的方法是在開(kāi)關(guān)頻率不變的情況下，改變開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間即可控 制平均輸出電壓的大小，這種方法稱為脈寬調(diào)制法或稱為定頻調(diào)寬法。開(kāi)關(guān)的 導(dǎo)通時(shí)間與開(kāi)關(guān)周期之比定義為開(kāi)關(guān)的占空比 d，占空比可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行 調(diào)整。 2.22.2 降壓式斬波電路原理簡(jiǎn)介降壓式斬波電路原理簡(jiǎn)介 降壓斬波電路。也稱為buck 變換器（ buck converter） 。 降壓 式變換電路的輸出電壓平均值低于輸入電流電壓平均值，這種電路主要用

11、于直 流可調(diào)電源和直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)中。假定開(kāi)關(guān)是理想的，負(fù)載為純電阻負(fù)載 工作原理，兩個(gè)階段 （ 1）t=0 時(shí) v 導(dǎo)通，e向負(fù)載供電，uo=e，io按指數(shù)曲線上升 （ 2）t=t1時(shí) v 關(guān)斷，io經(jīng) vd 續(xù)流，uo近似為零，io呈指數(shù)曲 線下降 注意：為使io連續(xù)且脈動(dòng)小，通常使l值較大 電流連續(xù)時(shí)，負(fù)載電壓平均值 負(fù)載電流平均值： 電流斷續(xù)時(shí)，uo平均值會(huì)被抬高，一般不希望出現(xiàn) 斬波電路三種控制方式 （ 1）脈沖寬度調(diào)制（pwm）或脈沖調(diào)寬型 t不變，調(diào)節(jié) ton （ 2）頻率調(diào)制或調(diào)頻型 ton不變，改變t （ 3）混合型 ton和t都可調(diào)，使占空比改變 其中 pwm 控制方式應(yīng)用最

12、多 2.32.3 升壓式斬波電路原理簡(jiǎn)介升壓式斬波電路原理簡(jiǎn)介 工作原理 假設(shè)l值、c值很大 （1） v 通時(shí)，e向l充電，充電電流恒為i1，同時(shí)c的電壓向負(fù)載供電，因 c值很大，輸出電壓uo為恒值，記為uo。設(shè) v 通的時(shí)間為ton，此階段l上積蓄 的能量為ei1ton （2）v 斷時(shí)，e和l共同向c充電并向負(fù)載r供電。設(shè) v 斷的時(shí)間為toff，則 此期間電感l(wèi)釋放能量為 （3） 穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期t中l(wèi)積蓄能量與釋放能量相等 化簡(jiǎn)得： ，輸出電壓高于電源電壓，故稱升壓斬波電路。也稱之為 boost 變 換器 ；升壓比，調(diào)節(jié)其即可改變uo。將升壓比的倒數(shù)記作b，即 。b和導(dǎo)通占空比a有如下關(guān)

13、系： 因此，公式可表示為 ： 升壓斬波電路能使輸出電壓高于電源電壓的原因 （1）l 儲(chǔ)能之后具有使電壓泵升的作用 （2）電容c可將輸出電壓保持住 第三章第三章 pwmpwm 技術(shù)（脈寬調(diào)制技術(shù)）技術(shù)（脈寬調(diào)制技術(shù)） 3.13.1 pwmpwm 技術(shù)（脈寬調(diào)制技術(shù)）簡(jiǎn)介技術(shù)（脈寬調(diào)制技術(shù)）簡(jiǎn)介 pwm 是（pulse width modulation）的縮寫，意為脈沖寬度調(diào)制，也叫脈 寬調(diào)制。是電力電子學(xué)中調(diào)整電壓所采用的一種技術(shù)。 脈寬調(diào)制(pwm)是利用微處理器 的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制 的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用 在從測(cè)量、通信到功率控制與變換 的許多領(lǐng)域中。 簡(jiǎn)而言之，pwm

14、是一種對(duì)模擬 信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通 過(guò)高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的 占空比被調(diào)制用來(lái)對(duì)一個(gè)具體模擬 信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。pwm 信號(hào)仍 然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有(on)，要 么完全無(wú)(off)。電壓或電流源是以一種通(on)或斷(off)的重復(fù)脈沖序列被加 到模擬負(fù)載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候，斷的時(shí)候即 是供電被斷開(kāi)的時(shí)候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用 pwm 進(jìn)行編碼。 3.23.2 pwmpwm 技術(shù)（脈寬調(diào)制技術(shù)）的優(yōu)點(diǎn)技術(shù)（脈寬調(diào)制技術(shù)）的優(yōu)點(diǎn) pwm 的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號(hào)都是數(shù)字形式的，無(wú)需進(jìn)行數(shù)

15、 模轉(zhuǎn)換。讓信號(hào)保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強(qiáng)到足以 將邏輯 1 改變?yōu)檫壿?0 或?qū)⑦壿?0 改變?yōu)檫壿?1 時(shí)，也才能對(duì)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生影 響。 對(duì)噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是 pwm 相對(duì)于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，而且這也 是在某些時(shí)候?qū)?pwm 用于通信的主要原因。從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)向 pwm 可以極大地延 長(zhǎng)通信距離。在接收端，通過(guò)適當(dāng)?shù)?rc 或 lc 網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將 信號(hào)還原為模擬形式。 3.33.3 pwmpwm 技術(shù)（脈寬調(diào)制技術(shù)）與變頻，能量變換的關(guān)系技術(shù)（脈寬調(diào)制技術(shù)）與變頻，能量變換的關(guān)系 pwm 控制技術(shù)一直是變頻技術(shù)的核心技術(shù)之一。1964 年 a.s

16、chonung 和 h.stemmler 首先提出把這項(xiàng)通訊技術(shù)應(yīng)用到交流傳動(dòng)中，從此為交流傳動(dòng)的推 廣應(yīng)用開(kāi)辟了新的局面。 從最初采用模擬電路完成三角調(diào)制波和參考正弦波比較，產(chǎn)生正弦脈寬調(diào) 制 spwm 信號(hào)以控制功率器件的開(kāi)關(guān)開(kāi)始，到目前采用全數(shù)字化方案，完成優(yōu)化 的實(shí)時(shí)在線的 pwm 信號(hào)輸出，可以說(shuō)直到目前為止，pwm 在各種應(yīng)用場(chǎng)合仍在 主導(dǎo)地位，并一直是人們研究的熱點(diǎn)。 由于 pwm 可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)變頻變壓反抑制諧波的特點(diǎn)。由此在交流傳動(dòng)及至其它 能量變換系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。pwm 控制技術(shù)大致可以為為三類，正弦 pwm（包 括電壓，電流或磁通的正弦為目標(biāo)的各種 pwm 方案，多重

17、pwm 也應(yīng)歸于此類） ， 優(yōu)化 pwm 及隨機(jī) pwm。正弦 pwm 已為人們所熟知，而旨在改善輸出電壓、電流 波形，降低電源系統(tǒng)諧波的多重 pwm 技術(shù)在大功率變頻器中有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì) （如 abb acs1000 系列和美國(guó) robicon 公司的完美無(wú)諧波系列等） ；而優(yōu)化 pwm 所追求的則是實(shí)現(xiàn)電流諧波畸變率（thd）最小，電壓利用率最高，效率最 優(yōu)，及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小以及其它特定優(yōu)化目標(biāo)。 3.43.4 pwmpwm 技術(shù)（脈寬調(diào)制技術(shù)）的發(fā)展技術(shù)（脈寬調(diào)制技術(shù)）的發(fā)展 在 70 年代開(kāi)始至 80 年代初，由于當(dāng)時(shí)大功率晶體管主要為雙極性達(dá)林頓 三極管，載波頻率一般最高不超過(guò) 5khz

18、，電機(jī)繞組的電磁噪音及諧波引起的振 動(dòng)引起人們的關(guān)注。為求得改善，隨機(jī) pwm 方法應(yīng)運(yùn)而生。其原理是隨機(jī)改變 開(kāi)關(guān)頻率使電機(jī)電磁噪音近似為限帶白噪音（在線性頻率坐標(biāo)系中，各頻率能 量分布是均勻的） ，盡管噪音的總分貝數(shù)未變，但以固定開(kāi)關(guān)頻率為特征的有色 噪音強(qiáng)度大大削弱。正因?yàn)槿绱?，即使?igbt 已被廣泛應(yīng)用的今天，對(duì)于載波 頻率必須限制在較低頻率的場(chǎng)合，隨機(jī) pwm 仍然有其特殊的價(jià)值（dtc 控制即 為一例） ；別一方面則告訴人們消除機(jī)械和電磁噪音的最佳方法不是盲目地提高 工作頻率，因?yàn)殡S機(jī) pwm 技術(shù)提供了一個(gè)分析、解決問(wèn)題的全新思路。 第四章第四章 dc/dcdc/dc 變換器

19、變換器 4.14.1 dc/dcdc/dc 變換器原理圖變換器原理圖 4.1.14.1.1 dc/dcdc/dc 變換器工作原理解析變換器工作原理解析 首先通過(guò)自激振蕩電路把 輸入的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡?再通過(guò)變壓器改變電壓之后再 轉(zhuǎn)換為直流電輸出，或者通過(guò) 倍壓整流電路將交流電轉(zhuǎn)換為 高壓直流電輸出。 主電路 從交流電網(wǎng)輸入、 直流輸出的全過(guò)程，包括： 1、輸入濾波器：其作用是將電 網(wǎng)存在的雜波過(guò)濾，同時(shí)也阻 礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋到公共 電網(wǎng)。 2、整流與濾波：將電 網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級(jí)變換。 3、逆變：將整流 后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開(kāi)關(guān)電源的核心部分，

20、頻率越高，體積、 重量與輸出功率之比越校 4、輸出整流與濾波：根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠 的直流電源。 控制電路 一方面從輸出端取樣，經(jīng)與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，然后去控制逆 變器，改變其頻率或脈寬，達(dá)到輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測(cè)試電路提供的數(shù) 據(jù)，經(jīng)保護(hù)電路鑒別，提供控制電路對(duì)整機(jī)進(jìn)行各種保護(hù)措施。 檢測(cè)電路 除了提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行中各種參數(shù)外，還提供各種顯示儀 表數(shù)據(jù)。 輔助電源 提供所有單一電路的不同要求電源。 4.24.2 tl494tl494 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 tl494 常應(yīng)用于電源電路當(dāng)中, tl494 是一種固定頻率脈寬調(diào)制電路，它包 含了開(kāi)關(guān)電源控制所需的全部功能，廣泛應(yīng)用于單端正激雙

21、管式、半橋式、全 橋式開(kāi)關(guān)電源。tl494 有 so-16 和 pdip-16 兩種封裝形式，以適應(yīng)不同場(chǎng)合的 要求。 tl494是一塊脈寬調(diào)制集成電路，是大多數(shù)微機(jī)電源的中心控制部件，如圖 1 所示。tl494是16腳雙列直插式集成電路，內(nèi)部含有基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、低電 壓停止電路、振蕩電路、間歇期調(diào)整電路、mop 比較器、兩個(gè)誤差放大器和兩 個(gè)輸出電路等，引腳配線圖見(jiàn)圖2，內(nèi)電路框圖見(jiàn)圖3。 以下按引腳的順序介紹各腳的功能及有關(guān)參數(shù)。1 腳：誤差放大器r 的同 相輸入端，耐壓值41v。2 腳：誤差放大器r 的反相輸入端，耐壓值41v。3 腳： 反饋端，用于誤差放大器輸出信號(hào)的反饋補(bǔ)償，最高電

22、壓4.5v。常用于提供形 成pg 信號(hào)的一個(gè)輸入信號(hào)4 腳：死區(qū)時(shí)間控制端，通過(guò)給該端施加03.5v電 壓，可使占空比在%49-0之間變化，從而控制輸出端的輸出。5 腳：振蕩器的定 時(shí)電容端。6 腳：振蕩器的定時(shí)電阻端。振蕩頻率 7腳：接地端。8腳：為第一路脈寬調(diào)制方波輸出晶體管的集電極（耐壓值41v、 最大電流(250ma)。9腳：為第一路脈寬調(diào)制方波輸出晶體管的發(fā)射極（耐壓值 41v、最大電流(250ma)。10 腳：為第二路脈寬調(diào)制方波輸出晶體管的發(fā)射極 （耐壓值41v、最大電流(250ma)。11 腳：為第二路脈寬調(diào)制方波輸出晶體管的 集電極（耐壓值41v、最大電流(250ma)。12

23、腳：電源輸入端，極限電壓41v，低 于7v 電路不啟動(dòng)。13腳：輸出方式控制端，當(dāng)2 腳與 腳相連時(shí)兩管為推 挽方式輸出，當(dāng)2 腳與地相連時(shí)兩管為并聯(lián)方式輸出。并聯(lián)輸出時(shí)兩管的發(fā)射 極與發(fā)射極可相連，集電極與集電極可相連，并聯(lián)后輸出電流可達(dá)400ma。14腳： 基準(zhǔn)5v 電壓輸出，用于為各比較電路提供基準(zhǔn)電壓值，最大電流10ma。15腳： 誤差放大器2的反相輸入端，耐壓值41v16 腳：誤差放大器2的同相輸入端，耐 壓值41v。 4.2.14.2.1 tl494tl494 脈沖控制脈沖控制 控制信號(hào)由集成電路外部輸入，一路送至死區(qū)時(shí)間比較器，一路送往誤差放大 器的輸入端。死區(qū)時(shí)間比較器具有 1

24、20mv 的輸入補(bǔ)償電壓，它限制了最小輸出 死區(qū)時(shí)間約等于鋸齒波周期的 4%，當(dāng)輸出端接地，最大輸出占空比為 96%，而 輸出端接參考電平時(shí)，占空比為 48%。當(dāng)把死區(qū)時(shí)間控制輸入端接上固定的電 壓（范圍在 03.3v 之間）即能在輸出脈沖上產(chǎn)生附加的死區(qū)時(shí)間。 脈沖寬度調(diào)制比較器為誤差放大器調(diào)節(jié)輸出脈寬提供了一個(gè)手段：當(dāng)反饋 電壓從 0.5v 變化到 3.5 時(shí)，輸出的脈沖寬度從被死區(qū)確定的最大導(dǎo)通百分比時(shí) 間中下降到零。兩個(gè)誤差放大器具有從-0.3v 到（vcc-2.0）的共模輸入范圍， 這可能從電源的輸出電壓和電流察覺(jué)得到。誤差放大器的輸出端常處于高電平， 它與脈沖寬度調(diào)制器的反相輸入端

25、進(jìn)行“或”運(yùn)算，正是這種電路結(jié)構(gòu)，放大 器只需最小的輸出即可支配控制回路。 當(dāng)比較器 ct 放電，一個(gè)正脈沖出現(xiàn)在死區(qū)比較器的輸出端，受脈沖約束的 雙穩(wěn)觸發(fā)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)停止輸出管 q1 和 q2 的工作。若輸出控制端連接到 參考電壓源，那么調(diào)制脈沖交替輸出至兩個(gè)輸出晶體管，輸出頻率等于脈沖振 蕩器的一半。如果工作于單端狀態(tài)，且最大占空比小于 50%時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào) 分別從晶體管 q1 或 q2 取得。輸出變壓器一個(gè)反饋繞組及二極管提供反饋電壓。 在單端工作模式下，當(dāng)需要更高的驅(qū)動(dòng)電流輸出，亦可將 q1 和 q2 并聯(lián)使用， 這時(shí)，需將輸出模式控制腳接地以關(guān)閉雙穩(wěn)觸發(fā)器。這種狀態(tài)下，輸出的脈

26、沖 頻率將等于振蕩器的頻率。 tl494內(nèi)置一個(gè)5.0v的基準(zhǔn)電壓源，使用外置偏置電路時(shí)，可提供高達(dá)10ma 的負(fù)載電流，在典型的070溫度范圍50mv溫漂條件下，該基準(zhǔn)電壓源能提供 5%的精確度。 4.34.3 三極管簡(jiǎn)介三極管簡(jiǎn)介 三極管是一種控制元件，三極管的作用非常的大，可以說(shuō)沒(méi)有三極管的發(fā) 明就沒(méi)有現(xiàn)代信息社會(huì)的如此多樣化，電子管是他的前身，但是電子管體積大 耗電量巨大，現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰。三極管主要用來(lái)控制電流的大小，以共發(fā)射極 接法為例（信號(hào)從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地），當(dāng)基極電壓 ub 有 一個(gè)微小的變化時(shí)，基極電流 ib 也會(huì)隨之有一小的變化，受基極電流 ib 的控 制

27、，集電極電流 ic 會(huì)有一個(gè)很大的變化，基極電流 ib 越大，集電極電流 ic 也 越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流 的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的電 流放大作用。 電流放大是晶體三極管的作用，其實(shí)質(zhì)是三極管能以基極電流微小的變化 量來(lái)控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我 們將 ic/ib 的比值稱為晶體三極管的電流放大倍數(shù)，用符號(hào)“”表示。 電流放大倍數(shù)對(duì)于某一只三極管來(lái)說(shuō)是一個(gè)定值，但隨著三極管工作時(shí)基極電 流的變化也會(huì)有一定的改變。根據(jù)三極管的作用我們分析它可以把微弱的電信 號(hào)變成一定強(qiáng)度

28、的信號(hào)，當(dāng)然這種轉(zhuǎn)換仍然遵循能量守恒，它只是把電源的能 量轉(zhuǎn)換成信號(hào)的能量罷了。三極管有一個(gè)重要參數(shù)就是電流放大系數(shù) 。當(dāng)三 極管的基極上加一個(gè)微小的電流時(shí)，在集電極上可以得到一個(gè)是注入電流 倍 的電流，即集電極電流。集電極電流隨基極電流的變化而變化，并且基極電流 很小的變化可以引起集電極電流很大的變化，這就是三極管的放大作用。三極 管的作用還有電子開(kāi)關(guān)，配合其它元件還可以構(gòu)成振蕩器，此外三極管還有穩(wěn) 壓的作用。 4.3.14.3.1 三極管的工作原理三極管的工作原理 三極管是一種控制元件，主要用來(lái)控制電流的大小，以共發(fā)射極接法為例（信 號(hào)從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地） ，當(dāng)基極電壓

29、ub 有一個(gè)微小的變 化時(shí)，基極電流 ib 也會(huì)隨之有一小的變化，受基極電流 ib 的控制，集電極電 流 ic 會(huì)有一個(gè)很大的變化，基極電流 ib 越大，集電極電流 ic 也越大，反之， 基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。但是 集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的放大作用。ic 的 變化量與 ib 變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù) （=ic/ib, 表示變 化量。 ） ，三極管的放大倍數(shù) 一般在幾十到幾百倍。 三極管在放大信號(hào)時(shí)，首先要進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，即要先建立合適的靜態(tài)工作 點(diǎn)，也叫建立偏置，否則會(huì)放大失真。 在三極管的集電極與電源之間接一個(gè)電阻，

30、可將電流放大轉(zhuǎn)換成電壓放大： 當(dāng)基極電壓 ub 升高時(shí)，ib 變大，ic 也變大，ic 在集電極電阻 rc 的壓降也越 大，所以三極管集電極電壓 uc 會(huì)降低，且 ub 越高，uc 就越低，uc=ub 第五章第五章 dc/dcdc/dc 變換器的調(diào)試調(diào)試與結(jié)果變換器的調(diào)試調(diào)試與結(jié)果 5.15.1 調(diào)試步驟調(diào)試步驟 （1）三極管基極斷開(kāi)，1 腳的 5.1k 歐電阻斷開(kāi)時(shí)，測(cè) 5 腳的輸出電壓波形。 （2）三極管基極斷開(kāi)，使輸出電壓斷開(kāi)，腳的 5.1k 歐電阻斷開(kāi)時(shí)，由 3 腳外 加電壓，以 2.5v3.5v 變化時(shí)占空比的變化。 （3）1 腳外加電壓（4.5v5.1v）代替反饋信號(hào)，觀察 8、1

31、1 端的電壓波形。 （4）接好 5.1k 歐電阻，基極接上，電容不接，觀測(cè)三級(jí)管基極對(duì)地電壓波形 及負(fù)載波形。 （5）輸入電壓 15v 時(shí)，觀察負(fù)載電壓波形。 （6）輸入電壓 30v 時(shí)，觀察負(fù)載電壓波形及紋波電壓波形。 注意： （1）連接電路時(shí)，應(yīng)把 150 歐姆電阻的二號(hào)管角與 tl494 的 8 號(hào)管腳斷開(kāi)，可 引出兩根導(dǎo)線；連接電路時(shí)，應(yīng)把 5.1 千歐姆電阻的一號(hào)管腳與 tl494 的一號(hào) 管腳斷開(kāi)，也用兩根導(dǎo)線將兩點(diǎn)引出，以便于測(cè)試波形。 （2）將輸入端和輸出端分別用兩根導(dǎo)線引出。 （3）線路連接好后，一定要檢查電路，特別時(shí) tl494 芯片那塊連接特別復(fù)雜。 （4）注意電解電容的連接，不要把極性接反。 5.25.2 調(diào)試結(jié)果及波形繪制調(diào)試結(jié)果及波形繪制 第六章第六章 課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) 這次課程設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)星期左右，通過(guò)這個(gè)星期的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)了自己的很 多不足，自己知識(shí)的很多漏洞，看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián) 系實(shí)際的能力還急需提高。 在這個(gè)過(guò)程中，我也曾經(jīng)因?yàn)閷?shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏失落過(guò)，生活就是這樣，汗 水預(yù)示著收獲