IGBT的驅(qū)動(dòng)電路 - 基于UC3825的低壓大電流開(kāi)關(guān)電源

為了得到穩(wěn)定的輸出， 在輸出端進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣。如圖4所示， 采樣電流流經(jīng)采樣電阻會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓降， 將該壓降作為反饋信號(hào)， 輸入到電壓比較器， 與給定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較， 產(chǎn)生一個(gè)差值， 通過(guò)誤差放大器比較放大后， 輸出的差值信號(hào)和鋸齒波( 或三角波)比較， 從而改變輸出脈沖的寬度， 當(dāng)輸出大于基準(zhǔn)電壓時(shí)， 減小脈沖寬度占空比， 反之， 則增大占空比， 以實(shí)現(xiàn)能得到一個(gè)穩(wěn)定的輸出。

　　

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　　1.3 保護(hù)電路

　　考慮到開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)和實(shí)際的電氣特性， 為了使其能在惡劣環(huán)境以及突發(fā)故障情況下安全可靠地工作， 在實(shí)際的制作中充分利用UC3825的特性， 設(shè)計(jì)了電壓電流保護(hù)電路以及軟啟動(dòng)保護(hù)等保護(hù)電路。軟啟動(dòng)是通過(guò)軟啟動(dòng)( SOFT、START )腳的外接電容實(shí)現(xiàn)的。接通電源后， 軟啟動(dòng)腳外接電容放電， 該腳處于低電平， 誤差放大器輸出低電平， 開(kāi)關(guān)電源無(wú)輸出電壓。

　　當(dāng)內(nèi)部電流源給軟啟動(dòng)腳外接電容充電時(shí)， 誤差放大器輸出電壓逐漸升高， 直到閉環(huán)調(diào)節(jié)功能開(kāi)始工作， 開(kāi)關(guān)電源輸出電壓逐漸升高到額定值。一旦限流( ILIM )腳的電平超過(guò)1. 2 V, 故障鎖存器置位， 輸出腳變?yōu)榈碗娖? 同時(shí)， 軟啟動(dòng)腳外接電容以250uA的電流放電。在軟啟動(dòng)電容放完電后， 限流腳電平降到1. 2 V以下時(shí)， 故障鎖存器就不輸出脈沖。這時(shí)， 故障鎖存器復(fù)位， 芯片開(kāi)始軟啟動(dòng)過(guò)程。

　　過(guò)流保護(hù)和過(guò)壓保護(hù)是在主電路中采樣輸入到保護(hù)電路中， 對(duì)電源起到保護(hù)作用。保護(hù)電路如圖5、圖6所示。

　　

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　　在開(kāi)關(guān)變換電路和高頻變壓器之間加上一個(gè)檢測(cè)電流的互感器， 將檢測(cè)量輸入到UC3825的9腳限流端， 當(dāng)檢測(cè)到開(kāi)關(guān)電流達(dá)到上限電流時(shí)， 上限電流比較器輸出為高電平， 比較器的輸出就是上限電流觸發(fā)器的S端， 當(dāng)S 為高電平時(shí)， 觸發(fā)器輸出為高， 即觸發(fā)器輸出連接的NPN 管子基極變高， NPN 管子導(dǎo)通， FB被拉低， 從而保護(hù)電路的過(guò)流問(wèn)題。

　　在主電路輸出端直接實(shí)時(shí)采樣電壓， 與給定電壓比較后，把信號(hào)放大， 經(jīng)過(guò)隔離后輸入到UC3825的2腳， 控制PWM 信號(hào)的占空比， 從而控制主電路輸出電壓的變化。

　　過(guò)熱保護(hù)是通過(guò)檢驗(yàn)系統(tǒng)中的熱繼電器通斷來(lái)具體實(shí)現(xiàn)的， 當(dāng)開(kāi)關(guān)電源正常工作時(shí)， 熱繼電器處于常通狀態(tài)， 一旦溫度過(guò)熱， 超過(guò)額定值， 熱繼電器開(kāi)關(guān)會(huì)斷開(kāi)， 通斷的信號(hào)會(huì)反饋到控制電路中， 達(dá)到過(guò)熱保護(hù)的作用。

　　1. 4 輔助電源

　　輔助電源是給控制電路供電的， 分為2 部分： 一部分是UC3825以及其他控制部分的電源， 控制部分的輔助電源。另一部分是電壓反饋環(huán)節(jié)的電源。該設(shè)計(jì)將電網(wǎng)的220 V 電壓接到工頻變壓器上， 為芯片UC3825, 缺相保護(hù)、欠壓、過(guò)壓保護(hù)等電路提供5 V、12 V、18 V 等工作電壓。

　　1.5 顯示電路

　　在開(kāi)關(guān)電源的控制面板上， 設(shè)有電流表、電壓表， 顯示輸出的電流值、電壓值， 輔助電源給電流表， 電壓表提供5 V電壓驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管， 顯示面板上還設(shè)置了過(guò)熱、缺相、異常指示燈、恒流恒壓轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。作為外在顯示部分， 可以清楚地觀(guān)察到系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工作情況， 保證開(kāi)關(guān)電源安全穩(wěn)定的工作。

　　2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與結(jié)果

　　在測(cè)試實(shí)驗(yàn)中， 采用可變負(fù)載車(chē)作為調(diào)試負(fù)載， 根據(jù)需要改變電阻絲的并聯(lián)條數(shù)， 對(duì)于輸出電壓、電流的控制， 可以通過(guò)改變控制板上的可變采樣電阻， 進(jìn)而由UC3825調(diào)整PWM 信號(hào)的占空比， 達(dá)到預(yù)期的輸出值。調(diào)試完畢， 還要對(duì)機(jī)器進(jìn)行老化試驗(yàn)。該樣機(jī)的測(cè)試結(jié)果表明： 電源輸出的脈動(dòng)電壓尖峰小， 輸出電流平緩穩(wěn)定， 波動(dòng)幅值小， 而且具備高效節(jié)能， 體積重量小的優(yōu)點(diǎn)。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　開(kāi)發(fā)了15 V /1 200 A的低電壓大電流的大功率開(kāi)關(guān)電源，采用脈寬調(diào)制芯片UC3825作為控制核心， 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。同時(shí)， 設(shè)計(jì)的軟啟動(dòng)電路、欠壓過(guò)壓及過(guò)流保護(hù)電路， 增加開(kāi)關(guān)電源工作的可靠性和穩(wěn)定性。目前系統(tǒng)已經(jīng)完成了實(shí)驗(yàn)調(diào)試， 主電路已經(jīng)能夠安全穩(wěn)定的帶載工作， 該設(shè)計(jì)為高頻開(kāi)關(guān)電壓在電鍍行業(yè)中的應(yīng)用提供了理論和實(shí)踐的有力保證。