低温等离子体消毒灭菌设备的电源设计

2023届毕业设计任务书二、指导教师：林波三、设计内容与要求1、课题概述关于低温等离子体的消毒灭菌机理,,其消毒灭菌效果往往比单一中性气体好。低温等离子体消毒灭菌技术的关键之一是其高压高频电源。进展，承受正弦波脉冲宽度〔SPWM〕调制的高压逆变电源可以到达上述要求，从而能较好地提凹凸温等离子体消毒灭菌技术的系统水平。SPWM调制的高压逆变电源，应用于低温等离子体消毒灭菌设备。2、设计内容与要求设计内容加开放说明离子体低温消毒灭菌的原理；阐述等离子体的物理效应和应用；简洁论述系统构成；简洁论述低温等离子体消毒灭菌系统对高压高频电源的要求；分析高压高频电源的系统组成，进展系统论证、主要电路模块的功能论证；对高压高频电源的系统进展系统技术指标设计，对各局部电路进展设计计算。设计并说明对高压高频电源的系统及各局部电路进展调试的方法和步骤；指明高压高频电源可能存在的问题，说明解决的方法与途径。*〔要求学生学习过电力电子技术〕2〕设计要点：SPWM脉宽调制技术的全桥高频逆变电路的一整套高压高频电源。指标要求挨次：牢靠、高精度、体积小、重量轻、简洁、经济、低本钱、低能耗、低电磁污染。系统组态：效劳对象——等离子体发生器；市电整流和滤波电路，获得需要的直流电源；0基于SPWM脉宽调制技术的全桥高频逆变电路和低通滤波器，获得频率可变的高频电压。其中正弦波发生器的设计可以选用成熟电路〔几片集成电路组合设计〕SPWM掌握电路可以自行设计或选用国外的专用芯片〔例如LM4651〕进展设计；高频升压变压器，获得高频高压的正弦电压。正常工作环境温度范围：-10℃—40℃；市电电源供电。四、设计参考书与期刊杂志：《等离子体技术及应用》赵青等编著《电力电子技术》王兆安，黄俊主编《电子技术》康华光主编《传感器与自动检测技术》余成波，胡宇，赵勇主编《电工手册》《电子元件手册》《物理学报》《自动掌握技术》杨公源主编五、设计说明书要求1、 封面2、 名目3、 内容摘要(200~400字左右，中英文)4、 引言5、 计方案比较与选择，设计方案原理、计算、分析、论证，设计结果的说明及特点〕6、 完毕语7、 附录(参考文献、图纸、材料清单等)六、毕业设计进程安排第1~2周：方案设计争论，教师辅导；第3周：分系统方案论证、设计初稿；第4~5周：分系统方案设计初稿；第6周：第一次检查，争论并改写文稿；第7周：其次次检查，完善文稿辅导辩论；第8周：设计书成绩评定、辩论。七、毕业设计辩论及论文要求1、毕业设计辩论要求料交指导教师批阅，由指导教师写出批阅意见。承受的原始资料或参考文献、设计的根本内容和主要方法、成果结论和评价。计算方法、试验方法、测试方法，鉴别学生独立工作力量、创力量。2、毕业设计论文要求文字要求:说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。图纸要求:按工程制图标准制图，图面干净，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注标准，文字注释必需使用工程字书写。必需按国家规定的标准或工程要求绘制。摘要针对传统的消毒装置存在的缺陷和目前技术的进展，本文利用介质阻挡放电产生SPWM脉宽调制技术，PWM掌握力量的全桥高频逆变电路，获得频率可调的高频电压，从而能较好地提凹凸温等离子体消毒灭菌技术的系统水平。这种的消毒电源的争论方法，使电源装置具有体积小、效率高、牢靠性好等优点，使得等离子体杀菌灭度具有更为普遍的意义。关键词：介质阻挡放电；等离子体；SPWM脉宽调制；LM4651；高频逆变AbstractIntraditionalsterilizationdevicetheweaknessandatpresentthedevelopmentoftechnology,thispaperusingdielectricbarrierdischargeproduceplasmaprinciple,researchanddevelopaplasmadisinfectionpowersupply,putforwardbasedonSPWMpulsewidthmodulationtechnology,usingPWMcontrolabilityLM4651drivethewholebridgeofhighfrequencyinvertercircuits,obtainfrequencyadjustablehighfrequencyvoltage,andagoodwaytodevelopthelowtemperatureplasmadisinfectiontechnologysystemlevelthisnewdisinfectionpowerresearchmethod,thepowerequipmenthassmallvolumeefficiencymanyadvantagessuchashighreliability,makingtheplasmasterilizationdegreehasmoreofgeneralsignificanceKeywords:dielectricbarrierdischarge;Plasma;SPWMpulsewidthmodulation;LM4651;Highfrequencyinverter名目摘要.....................................................................Abstract................................................................第一章绪论 0低温等离子消毒电源的提出 0低温等离子体的概念及原理 0\l“_TOC_250012“低温等离子体灭菌器的优势 1其次章电路的整体设计 错误！未定义书签。\l“_TOC_250011“构造框图 2\l“_TOC_250010“设计思路 2第三章电路模块分析与论证 错误！未定义书签。\l“_TOC_250009“单相全控整流滤波电路 3整流模块介绍 3滤波电路 43.2.1元器件的选择 5\l“_TOC_250008“LC滤波电路 7\l“_TOC_250007“高频升压电路 10变压器的概述 10变压器的原理 10变压器的设计 10第四章 掌握电路的分析与论证 错误！未定义书签。\l“_TOC_250006“单结晶体管触发电路 12\l“_TOC_250005“SPWM驱动电路 13SPWM掌握技术 13SPWM波的生成 14\l“_TOC_250004“相应的显示电路及关心电路 15频率表的选择 15输出电压显示仪的选择 16\l“_TOC_250003“关心电源 16第五章PWM掌握芯片 错误！未定义书签。5.1LM4651介绍 17\l“_TOC_250002“参考文献 20\l“_TOC_250001“心得体会 20致谢 错误！未定义书签。附录 错误！未定义书签。\l“_TOC_250000“元器件清单 23第一章绪论低温等离子消毒电源的提出现实中传统的消毒杀菌技术存在的缺陷限制,设计了低温等离子消毒电源,而介质阻挡放电产生等离子体的效果直接与电源的电压、频率和波形相关。所以高电压、高频率的低温等离子消毒电源的设计是本课题的实现目标。低温等离子体的概念及原理等离子的概念：等离子的概念：它是气体在放电过程中产生大量的正负带电粒子、电子和中性粒子以及自由基组成的表现出集体行为的一种准中性气体。当外加电压到达气体的着火电压时，气体分子被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体，也叫非平衡态等离子体。等离子消毒电源的原理菌效果往往比单一中性气体好。理还是化学方面对消毒机理进展探究，归根到底不外乎有以下三种：等离子体形成过程中产生大量紫外线直接破坏微生物的基因物质；CO、CHx；生化学反响，能够摧毁微生物和扰乱微生物的生存功能。也有局部学者认为等离子体对细菌具有杀灭作用是上述作用合力的结果，大多数气体都能放电形成等离子体。低温等离子体灭菌器的优势等离子体消毒灭菌技术几乎具备了一种抱负杀菌消毒法的全部条件：① 大幅度的削减对医疗器械损害，有效的延长了器械的使用寿命。②大幅度的削减对医疗器械损害，有效的延长了器械的使用寿命。由于其灭菌原理的更，已经跨入绿色环保的行列。③由于其灭菌原理的更，已经跨入绿色环保的行列。④ 与高压蒸汽灭菌、干热灭菌相比，灭菌时间短；⑤ 材料和物品的灭菌；⑥ 同时，灭菌后的器械没有药物残留不会对操作人员构成损害，安全牢靠；常用灭菌设备的使用及优缺点比照：常用灭菌设备的使用及优缺点比照：术设备名称配套设备等离子 等离子灭体灭菌 菌器220V380V高温蒸 蒸汽灭菌蒸汽锅炉畏热畏湿物品无法用高(115～135℃)无非液体类低〔65℃左右〕有不锈钢、塑料室温有物品外表消毒室温无适用物品耗时间废气排放物品温度化学能效率损耗残留非液体类少较短无无室温无汽灭菌EO/CFC汽灭菌EO/CFC柜环氧乙烷残留分解灭菌灭菌柜装置消毒液消毒清洗220V浸泡机源紫外线臭氧消毒紫外/臭氧消毒柜220V源高较短有废蒸汽高温排放损耗较少 很长有EO/CFC废气较少少较长有化学废水化学锈蚀少较长有臭氧产生无其次章电路的整体设计构造框图低温等离子体消毒灭菌电源主要有主电路和掌握电路两局部组成，其中:主电路由单相全控整流滤波电路、SPWM低温等离子体消毒灭菌电源主要有主电路和掌握电路两局部组成，其中:主电路由单相全控整流滤波电路、SPWM掌握的DC/AC高频逆变电路、LC滤波电路及高频升压电路组成。掌握电路由单结晶体管触发电路、SPWM驱动电路、基准正弦波发生电路、频率调整电路、过流过压保护电路以及相应的显示电路组成。图2-1 电源系统构造图设计思路整流滤波局部1.整流滤波局部220V4个晶闸管组成的全桥可控整流电路，经整流逆变局部DC/AC全桥逆变电路得到方波输出；LC滤波局部电路。负载本身的电容组成。高频升压电路LC滤波后得到的正弦波经高频升压变压器升压得到所需要的高压正弦波。第三章电路模块分析与论证单相全控整流滤波电路鉴于消毒灭菌设备应用广泛，既可以用于工业、医疗机构、餐饮业等地的消毒灭菌，也可用与一般家庭。因此本论文的设计选择单相电源。鉴于消毒灭菌设备应用广泛，既可以用于工业、医疗机构、餐饮业等地的消毒灭菌，也可用与一般家庭。因此本论文的设计选择单相电源。整流模块介绍元器件的选择功能，本论文的设计承受后者。2.电路分析2.电路分析3-12加脉冲，V1不导通，此时负载中没有电流流过。当ωt=α 时，掌握极加上触发2G 脉冲u ，V1导通，电流流经V1、RG o2上的电压u uo2

ωt=π

u2降V12 在u的负半周，V2、V3承受正向电压，当ωt=π+α时，u 触发V22 L 2流流经V2、R、V3，负载上的电压仍旧为u u。这时V1和V4L 2ωt=2π时，V2u2RL方式都承受相位掌握。下面分析为什么使用单相桥式可控整流电路：单相桥式半控整流电路的优点是：线路简洁、调整便利。弱点是：输出电压脉动冲大，负载电流脉冲大〔电阻性负载时，且整流变压器二次绕组中存在直流重量,使铁心磁化，变压器不能充分利用。单相桥式半控整流电路的优点是：线路简洁、调整便利。弱点是：输出电压脉动冲大，负载电流脉冲大〔电阻性负载时，且整流变压器二次绕组中存在直流重量,使铁心磁化，变压器不能充分利用。单相桥式全控整流电路具有输出电流脉动小，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。且单相全控式整流电路其输出平功率因数提高了一半。因此选择的方案为单相全控桥式整流电路〔负载为阻感性负载功率因数提高了一半。因此选择的方案为单相全控桥式整流电路〔负载为阻感性负载。滤波电路1、滤波电路的选择电容滤波电路的优点：其适用于小电流负载；电容滤波电路的外特性比较软；且电电感滤波的优点有：整流二极管的导电角大，峰值电流小，输出特性较平坦。但其缺点是：存在铁心，笨重、体积大，易引起电磁干扰，一般只适应于低电压、大电流的场合。综上所述，可知电容滤波器适用于大电压小电流负载，而电感滤波器适用于大电流低电压负载。本设计中电源是要产生高频高压电源，因而使用电容滤波。2、电路分析电容滤波电路如图3-2所示，在负载电阻上并联了一个滤波电容C1、滤波电路的选择电容滤波电路的优点：其适用于小电流负载；电容滤波电路的外特性比较软；且电电感滤波的优点有：整流二极管的导电角大，峰值电流小，输出特性较平坦。但其缺点是：存在铁心，笨重、体积大，易引起电磁干扰，一般只适应于低电压、大电流的场合。综上所述，可知电容滤波器适用于大电压小电流负载，而电感滤波器适用于大电流低电压负载。本设计中电源是要产生高频高压电源，因而使用电容滤波。2、电路分析电容滤波电路如图3-2所示，在负载电阻上并联了一个滤波电容C。3-2电容滤波电路、滤波原理vD、DvC充电。此时2132C相当于并联在v上，所以输出波形同v ，是正弦波。22 22 Ｒt=/2所以刚过所以刚过t=/2时二极管仍旧导通。在超过t=/2后的某个点，正弦曲线下降的速率越t2t3时刻，二极管i o12i o放电时间常数为放电时间常数为RC。电容滤波过程见图3-3。L需要指出的是，当放电时间常数需要指出的是，当放电时间常数RC增加时，t点要右移，t点要左移，二极管关断L12LLL时，电容滤波的效果不好，见图时，电容滤波的效果不好，见图3-4滤波曲线中的2。反之，当ＲLI很小时，L尽管尽管C较小,RC仍很大,电容滤波的效果也很好，见滤波曲线中的3。所以电容滤波适L合输出电流较小的场合。合输出电流较小的场合。3-4电容滤波的效果22、外特性VO随负载电流I 的变化关系曲线如图3-5所示。O名称V(空载)OV(带载)O二极管反向最大电压每管平均电流半波整流 IO波波波*使用条件：1.2V*20.5IO1.2V*20.5IO0.9V20.5IODC/AC逆变开关电源中的一个重要的能量转换环节是把工频整流后得到的直流电由电子开关变换成负载需要的沟通电。逆变器是将直流电变换成沟通电的变换器。本设计是将整流滤波后的直流电直接接到沟通负载。所以本设计承受的是无源逆变，且直流边电压无脉动能输出稳定矩形波的电压型逆变电路更适合本设计的需求。开关电源中的一个重要的能量转换环节是把工频整流后得到的直流电由电子开关变换成负载需要的沟通电。逆变器是将直流电变换成沟通电的变换器。本设计是将整流滤波后的直流电直接接到沟通负载。所以本设计承受的是无源逆变，且直流边电压无脉动能输出稳定矩形波的电压型逆变电路更适合本设计的需求。元器件的选择1IGBT1IGBT的介绍IGBT也是三端器件，它的三个极为漏极、栅极和源极。有时也将IGBT的漏极称件的复合管，图3-6所示为IGBT的外形图。图图3-6 IGBT外形图(IGBT)的图形符号N沟道 P沟道它的三个电极分别为门极G、集电极C、放射极E。(IGBT)的特点：1.输入阻抗高，速度快，热稳定性好。通态电压低，耐压高，电流大。MOSFETMOSFET40%MOSFET4.IGBT1200-1800A/1800-3300V〔参考〕。150-180KHz。绝缘栅双极晶体管的主要参数与特性：转移特性输出特性它的三个区分别为：靠近横轴：正向阻断区，管子处于截止状态。，UCE水平段：有源区。开关损耗：脉动。2)有关。为了有无功功率通道，逆变桥臂需要并联二极管。2载的状况下，其输出电压和输出电流的IGBTMOSFET的关断损耗差不多。MOSFET开关损耗与温度关系不大，IGBT1002脉动。2)有关。为了有无功功率通道，逆变桥臂需要并联二极管。2载的状况下，其输出电压和输出电流的开通损耗IGBT平均比MOSFET两种器件的开关损耗和电流相关，电流越大，损耗越高。3.2.2电路分析3.2.2电路分析本论文承受的电路设计及逆变得到的波形图如下图：1.电压型逆变电路的根本特点:幅值为单相半桥逆变电路的两倍。2〕电感负载时0≤幅值为单相半桥逆变电路的两倍。2〕电感负载时0≤t＜T／4，Tss/2≤t≤3T／4D、D导通起负载电流续流作s14用，在此期间T、T均不导通。1 43〕阻感负载RL时0≤θ≤ωtT和T有驱动信号，电流iT和T不导通，1 4 O 1 4D、D导通起负载电流续流作用，uU。1 4 0 dθ≤ωt≤πiT和T才导通。O 1 4π≤ωt≤π+θT和T有驱动信号，由于电流iT、T不2 3 O 2 3导通，D、D导通起负载电流续流作用，u=－U 。2 3 0 dπ+θ≤ωt≤2πT和T才导通。2 3LC滤波电路滤波器输出设计,如图3-7所示3-7滤波器电路图F(10KHz).Fk〔30KHz。Fc滤波器的截至频率。Fc=2Fk/(EBOE-BO)Bo=lnUkim/UkomUkim:滤波器输入端最低次谐波的电压幅值Ukom：滤波器输出端最低次谐波的电压幅值F=10KHzFk=30KHz滤波器输出设计,如图3-7所示3-7滤波器电路图F(10KHz).Fk〔30KHz。Fc滤波器的截至频率。Fc=2Fk/(EBOE-BO)Bo=lnUkim/UkomUkim:滤波器输入端最低次谐波的电压幅值Ukom：滤波器输出端最低次谐波的电压幅值F=10KHzFk=30KHz〔Fc《FK〕Ukim=10VUkom=3VBo=lnUkim/Ukom=1.204EBO=E-BO=3.333+0.2999=3.6329Fc=2×30/3.6329=16.5KHz元件的计算LoCo=1/(2πf)2Lo/Co=〔0.5～0.8R〕2选择Lo/Co〔0.6R〕2Lo=0.6R/22πfUo1=168V150VK=150/1000=0.15R=K2RL=0.15=0.152×100MΩ=2.25M=2.25MΩLo=0.6×2.25K/2πLo=0.6×2.25K/2π×16.5×103=13mHCo/Lo=1/〔0.6R〕2=13mHCo/Lo=1/〔0.6R〕2Co=0.07uf滤波器输出电压CoRZ2Z=Z+Z1 2=JWLo+Z2Z=R*1/JWCo/R+1/JWCo2 L L将R=37Ω Co=0.43ufL解：Z=33.5(1-J0.999148)LZ=J2π*104*0.214*10-31=J13.446U=Z/〔Z+Z〕*U2 2 1 2 1/〔Z+Z〕=33.5〔1-50.999148〕/J13.446+33.5(1-J0.999148)2 1 2=33.5(1-J0.999148)/33.5+J(1-33.5*0.999148)=33.5(1-J0.999148)/33.5-J20.025=1-J0.999148/1-J0.5977612=1-J0.999148/1-J0.59777=(1-J0.999148)(1+J0.5977)/(1-J0.59777)(1+J0.5977)=1+0.597190-J0.401448/1.35733=1.59719-J0.401448/1.35733/〔Z+Z〕=1.213312 1 2U=1.21331*168=201V结论电容选择CY22/23-4，结论电容选择CY22/23-4，电感选择SDCL2023-DTYPE。高频升压电路变压器的概述变压器的最根本型式，包括两组绕有导线之线圈，并且彼此以电感方式称合一起。当一沟通电流(具有某一频率)流于其中之一组线圈时，于另一组线圈中将应出具有一样频率之沟通电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。一般指连接沟通电源的线圈称之为「一次线圈「匝数比」所打算的。因此，变压器区分为升压与降压变压器两种。大部份的变压器均有固定的铁心，其上绕有一次与二次的线圈。基于铁材的高导磁性，大部份磁通量局限在铁心里，因此，两组线圈藉此可以获得相当高程度之磁耦合。在一些变压器中，线圈与铁心二者间严密地结合，其一次与二次电压的比值几乎与二者由于此项升压与降压的功能，使得变压器已成为现代化电力系统之一重要附屑物，提升输电电压使得长途输送电力更为经济，至于降压变压器，它使得电力运用方面更加多元变压器的最根本型式，包括两组绕有导线之线圈，并且彼此以电感方式称合一起。当一沟通电流(具有某一频率)流于其中之一组线圈时，于另一组线圈中将应出具有一样频率之沟通电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。一般指连接沟通电源的线圈称之为「一次线圈「匝数比」所打算的。因此，变压器区分为升压与降压变压器两种。大部份的变压器均有固定的铁心，其上绕有一次与二次的线圈。基于铁材的高导磁性，大部份磁通量局限在铁心里，因此，两组线圈藉此可以获得相当高程度之磁耦合。在一些变压器中，线圈与铁心二者间严密地结合，其一次与二次电压的比值几乎与二者由于此项升压与降压的功能，使得变压器已成为现代化电力系统之一重要附屑物，提升输电电压使得长途输送电力更为经济，至于降压变压器，它使得电力运用方面更加多元化，可以如是说，倘无变压器，则现代工业实无法到达目前进展的现况。变压器的原理图3-8U1有交变电流I1并产生交变磁通ф图3-8U1有交变电流I1并产生交变磁通ф1，它沿着铁心穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁U1I1磁通ф1的存在就需要有肯定的电能消耗，并且电源变压器本身也有肯定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有肯定的电流，这个电流我们称为“空载电流”。如I2，并因此而产生磁通ф2，ф2的方向与ф1E1减少，其结果使I1I1增加，ф1也增加，并且ф1ф2所抵消的那局部磁通，以保持铁心里总磁通量不变。图3-8变压器原理图变压器的设计输出功率P 输出功率P 1KW0的设计。1.依据图2.53可得以下公式：2.的设计。1.依据图2.53可得以下公式：2.1、输入给定2、计算变压器总功率其中：变压器效率η=0.833、确定工作磁感应强度BmT)E、E〔R2KB；选双极性变压器Bm=0.4T4Bm=0.4T4Kj查表18-18，得允许温升25℃，Kj=3665、确定窗口填充系数αT0.2～0.4α=0.36AP18-128χχ18-18，χ=-0.1218-152-273-9E7〕.计算原、副线圈的匝数87〕.计算原、副线圈的匝数8、计算电流有效值I 7A1I 0.1AJ18-127J18-1271、导线面积计算1、取导线直径0mm11、计算导线根数11、平均匝数1、导线长度第四章 掌握电路的分析与论证单结晶体管触发电路可控整流的电路一般由整流器的整流电路及其触发掌握电路组成。在整流变换过程中，其平均功率〔或能量〕是从沟通侧流向直流负载。本论文的设计承受单结晶体管触发电路。4-1BT33。4-1全控整流中的单结晶体管触发电路当把单结晶体管触发电路用于可控整流电路时，主电路中的晶闸管在每次承受正向电压的半周内，承受第一个触发脉冲的时刻应当一样。假设在电源电压每个正半周的控制角α不同，输出电压平均值就会不稳定，使发出触发脉冲的时间与电源电压相互协作，称为触发电路与主电路同步。4-1两者电压的频率一样，而且同相。在触发电路中，变压器副边电压经单相桥式整流后得R1可控整流的电路一般由整流器的整流电路及其触发掌握电路组成。在整流变换过程中，其平均功率〔或能量〕是从沟通侧流向直流负载。本论文的设计承受单结晶体管触发电路。4-1BT33。4-1全控整流中的单结晶体管触发电路当把单结晶体管触发电路用于可控整流电路时，主电路中的晶闸管在每次承受正向电压的半周内，承受第一个触发脉冲的时刻应当一样。假设在电源电压每个正半周的控制角α不同，输出电压平均值就会不稳定，使发出触发脉冲的时间与电源电压相互协作，称为触发电路与主电路同步。4-1两者电压的频率一样，而且同相。在触发电路中，变压器副边电压经单相桥式整流后得R1D2D2Uz。梯形电压供给RC电路充电。当ucUp时，单结晶体管导通，使电容器上的电荷经R1快速放电，而在R1两端产生第一个尖脉冲电压。当ucUv时，单结晶体管回复截止。电容器再次充、放电，产生其次个尖脉冲电压，当因此在一个梯形波内产生一组脉冲，并在梯形波电压降到零时，电容器上的电荷也放完。这一组脉冲中的第一个用于触发晶闸管。当其次个梯形波开头后，又从头开头产生其次组脉冲。明显每组脉冲的第一个脉冲发出的时间都一样α1=α2=α3=…。因此负载RLuo。电路中各处的电压波形如图4-2下面说明图4-1电路中的几个元件的作用。〔1〕uuz。顶部稳定的电压uz使单结晶体管输出的脉冲幅度和每半周产生第一个脉冲的时间不受电网电压波动的影响。4-2电路中各处的电压波形〔2〕变压器的同步作用：通过变压器将触发电路与主电路接在同一电源上，每当uzuuz过零值时，单结晶体管两基极间的电压UBB也为零。这时电oCR1oCR1C充电，使每个半周产生第一个脉冲的时间保持不变，从而使晶闸管的导通角和输出电压平均值保持不变。Rp的大小，Rp阻值减小，C半周消灭一个脉冲的时间前移，即α角减小，θ角增大，输出电压的平均值随之变大。所以，转变Rp可以移相，调整输出电压。SPWM驱动电路IGBT需驱动信号才能产生我们所需要输送到高频升压变压器的电压。有利于负载的稳定运行。当我们用SPWM波对全桥中的四个功率开关器件进展驱动SPWM调制后电压。所以，SPWM触发信号的产生至关重要。SPWM掌握技术SPWMSPWM〔SinusoidalPWM〕法是种比较成熟的目前使用较广泛的PWM法，SPWM法就是用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形,即用SPWM波形掌握逆变电路中开关器件的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过转变调制波的频率和幅值则可调整逆变电路输出电压的频率和幅值。SPWM的产生原理如以下图所示：双极性SPWM波形的产生原理如以下图所示：波形的变换效果如以下图所示：将上图所示的正弦波分成N等份，即把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成。这些脉冲宽度相等〔均为π/N，但幅值不等，其幅值是按正弦规律变化的曲线，化的曲线，把每一等份的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的局部面积相等就得到上述波形。SPWM波的生成SPWM波的产生，我们知道，用正弦波作为调制波，LM4651LM4651SPWM波。对于正弦波的产生，我们承受了如下设计:基准正弦波发生电路1〕3-81〕3-8RC桥式正弦波振荡电路，其中的放大电路是由集成运放RC号送给放大电路。图3-8 集成运放构成的RC桥式正弦波振荡电路2〕振荡频率3〕起振条件当R2=2〕振荡频率3〕起振条件当R2=2R1时，A=3，则AF=3×1/3=1，满足自激振荡的幅值条件。假设R2 >2R1AF>1，可以满足自激振荡的起振条件。4〕常用的稳幅措施〔1〕承受热敏电阻3-9图3-9 承受二极管的非线性实现自动稳幅〔3〕承受场效应管进展自动稳幅〔3〕承受场效应管进展自动稳幅3-10RCC=1000PF，f=10kHzC=1000PF，f=10kHz，R=1/(2π*1000*10-12*10*103)=16kΩK=RF/Rf=3，RF=10kΩ，Rf=R3+RG，R3=2.2kΩkΩ，R5=470kΩ，R=1kΩ。放大器选用结型场效应管为输入端的运算放大器CA3140。整流二极管用1N34A，2CW21C。电容器为0.01F3DJ2E。这是一个N沟道耗尽型器件。其特性如图3-11所示：图3-11 结型场效应管的动态电阻特性相应的显示电路及关心电路频率表的选择CSF-4004测量频率精度:±0.05%位数字显示:9999o易接线,螺丝固定端子稳定性高&牢靠度佳外型尺寸欧规标准1/8DIN(96x48mm)测量范围区分率输入阻抗频率9999Hz1Hz≥1MΩ技术规格测量精度±0.05%F.S.±1digit测量范围最高点校正零点校正取样时间反向显示过载输入力量小数点操作温度操作相对湿度温度系数库存温度工作电源消耗功率隔离强度重量

通过选择PCBA不行调校不行调校1/秒“0”指示电压：1.21.5倍额定输入(连续)讯号 订购时请指定0 ～60℃20～95%RH≤100PPM/℃(0～50℃)≤50PPM/℃(23±3℃)-10～70℃AC:115/230V±10%,50/60Hz特别规格:DC12V,24V,48V±10%(隔离)DC:3W,AC:4.5VAAC2.0KVfor1分钟〔介于电源/输入)AC3.0KVfor1分钟(介于螺丝端子/机壳)350g输出电压显示仪的选择CS149-20A41/2数显41/2数显真有效值测量测量精度高且稳定适合各波形测量技术指标：测量范围型号ModelMeasuringVoltageRange输入电阻InputResistance准确度Accuracy±(1%+5digits)外形尺寸DimensionLxHxW(mm)CS149-20A100020230V(AC/DC)1000MΩ310x130x3504.4 关心电源设计电路如图3-12所示设计电路如图3-12所示3-12关心电源原理图3-13LM7815变压器的计算100VA变压器的计算100VAIE.0.51，220V58440VN。2.1、变压器匝数的计算1、变压器匝数的计算UU/U=N/N1 2 1 2220V*220V*N=40V*584=10622、变压器电流的计算2、变压器电流的计算II/I=N/N1 2 1 2II=1.3A2整流后电压整流后电压Uo=0.9UUo=0.9U=36v2整流后电流整流后电流I=0.9I=0.9U/R=0.16mA2 L2LM7815参数第五章PWM掌握芯片脉冲宽度调制〔脉冲宽度调制〔PWM，是英文“PulseWidthModulation制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进展掌握的一种格外有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率掌握与变换的很多领域中。脉冲宽度调制是一种模拟掌握方式，其依据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的转变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用掌握芯片的输出来对模拟电路进展掌握的一种格外有效的技术。PWM活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的掌握方式，究的热点。本论文承受LM4651来形成PWM掌握器。也是人们研LM4651介绍1.1.LM46513-328DIPLM4651表1 LM4651表1 LM4651的引脚功能脚号引脚符号功能描述LM4651LM4651283-33-3LM4651LM4651是一种PWM掌握/驱动器IC,内置振荡器、PWM比较器、误差放大器、反响测量放大器、数字规律与保护电路及驱动器等,表1列出了LM4651的引脚功能。1OUT1输出到功率MOSFET栅极驱动电路的基准脚1,27BS1,BS2为驱动上面的栅极HG1、HG2供给额外偏置的自举脚3HG1半桥中#14HG2半桥中#25,15GND模拟地6+6VBYP模拟电路内部调整正电压输出,该脚仅用作内部调整器旁路7+VccIC8-6VBYP模拟电路内部调整负电压输出,该脚仅用作内部调整器旁路9FBKVo反响测量放大器输出脚10ERRIN误差放大器反相输入脚。该脚上的输入音频信号与反响信号相加11ERRVo误差放大器输出脚12TSD热关闭输入脚,连接LM4652的热关闭输出13STBY待机功能输入脚14FBK1反响测量放大器,该脚必需连接到来自VO1〔LM4652脚15〕的反响滤波器16OSC15.5kΩ0Ω75kHz225kHz17Delay延迟时间调整脚18SCKT10A19FBK2反响测量放大器脚,该脚必需连接到来知VO2〔LM46527〕的反响滤波器20,21-VDDBYP供数字单元电路使用的调整器输出,该脚仅作旁路用22,23-VEEIC24START启动电容输入脚。可调整调制器的诊断时序启动时间25LG1半桥中#1低端栅极驱动器输出26LG2半桥中#2低端栅极驱动器输出28OUT2输出到功率MOSFET栅极驱动器电路的基准脚2、主要参数及特点1)、主要参数a.极限参数LM4651的最高电源电压为±22V,2、主要参数及特点1)、主要参数a.极限参数LM4651的最高电源电压为±22V,其功耗为1.5W,最高结温为150℃,工作温度范围为-40～+85℃。b.电气特性LM4651的总静态电流为LM4651的总静态电流为36mA,待机状态时的输入电压〔典型值为2V,开关频率范围〔Rosc15kΩ0Ω时〕65～200kHz,27ns,调制保护时间〔典型值〕310ns。2)、主要特点LM4651的主要特点如下：●具有常规的脉冲宽度调制〔LM46451〕;75～200kHz;●内含集成误差放大器和反响放大器;●可导通软启动和欠电压闭锁;●具有过调制保护〔软削波〕功能;3、原理和应用电路1〔Rosc15kΩ0Ω时〕65～200kHz,27ns,调制保护时间〔典型值〕310ns。2)、主要特点LM4651的主要特点如下：●具有常规的脉冲宽度调制〔LM46451〕;75～200kHz;●内含集成误差放大器和反响放大器;●可导通软启动和欠电压闭锁;●具有过调制保护〔软削波〕功能;3、原理和应用电路1、待机Standby〕功能LM4651CMOSMOSFET。由于待120dB,EMI13“1”5V13“0”0V入信号调制。2、启动程序和定时LM4651时间的调整可通过连接到START脚的电容〔CSTSRT〕来掌握。3、过调制保护当输入信号幅值高于内部三角波时,过调制条件发生,假设缺少过调制,将导致功率对于给定的一样的电压和负载,这种限幅将使输出功率降低。4、反响放大器和滤波器反响放大器用来进展差动取样输出信号并为误差放大器供给一个单端反响信号,反LC桥式输出的差动信号经单极点或双极点的RC阻抗测量放大。反响测量放大器的内部固定增益为1。5、电流限制和短路保护SCKTGNDRSCKT定限制,短路保护将关断全部功率MOSFET。场声器失效〔消灭短路〕的状况下,IC将执行安全保护功能。6、死区时间设定LM4651DELAYLM4652场声器失效〔消灭短路〕