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高压大功率小信号放大电路.doc

高压大功率小信号放大电路

贾April
2019-02-25 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《高压大功率小信号放大电路doc》,可适用于IT/计算机领域

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高压大功率小信号放大电路摘要简要分析了UC双PWM控制器和IR的特点工作原理。由UC和IR共同构建一种高压大功率小信号放大电路并通过实验验证了其可行性现有的很多小信号放大电路都是由晶体管或MOS管的放大电路构成其功率有限不能把电路的功率做得很大。随着现代逆变技术的逐步成熟尤其是SPWM逆变技术使信号波形能够很好地在输出端重现并且可以做到高电压大电流大功率。SPWM技术的实现方法有两种一种是采用模拟集成电路完成正弦调制波与三角波载波的比较产生SPWM信号另一种是采用数字方法。随着应用的深入和集成技术的发展已商品化的专用集成电路(ASIC)和专用单片机(XMCMDMH)以及DSP可以使控制电路结构简化集成度高。由于数字芯片一般价格比较高所以在此采用模拟集成电路。主电路采用全桥逆变结构SPWM波的产生采用UC双PWM控制芯片并采用美国IR公司推出的高压浮动驱动集成模块IR从而减小了装置的体积降低了成本提高了系统的可靠性。经本电路放大后信号可达kV并保持了良好的输出波形。关键词小信号放大器﹑双脉宽调制﹑悬浮驱动SmallsignalpressurehighpoweramplifiercircuitAbstractThebriefanalysisIRUCdoublePWMcontrollerandthecharacteristics,workingprincipleIRjointlybytheUCandconstructahighvoltagepoweramplifiercircuit,smallsignalanditsfeasibilityisverifiedbyexperiments,AnumberofexistingsmallsignaltransistoramplifiercircuitisbytheMOStubeoramplifiercircuit,thepower,thepowercircuitcan'tdomuchWithmoderninvertertechnologytomaturity,especiallySPWMinvertertechnology,thesignalwaveformcanverywellontheoutputsideagain,andcanachievehighvoltage,current,andpowerTherealizationofSPWMtwokinds,onekindistousetheanalogintegratedcircuitwithcompletesinewave,triangularcarriersignalgeneratedSPWM,AnotherkindistousedigitalmethodWiththeapplicationofthedeepandintegratedtechnologydevelopment,hasbeencommercializedapplicationspecificintegratedcircuit(SCM)andspecialASIC(XMCMDMH)anddigitalsignalprocessor(DSP),canmakethecontrolcircuitofsimplestructure,highintegrationDuetothehighpriceofgeneraldigitalchips,sointhesimulatedintegratedcircuitsThemaincircuitadoptsfullbridgestructure,SPWMinverteradoptswaveofPWMcontrolchipUCdouble,andadoptstheIRcompanyintegratedmodulesIRdrivingvoltagefluctuation,thusreducethevolumeofdevicesandreducethecost,improvethereliabilityofsystemAfterthiscircuit,signalcanbeamplifiedafterkVreachandmaintainagoodoutputwaveformKeywordsSmallsignalamplifiers,doublepulsewidthmodulation,suspendeddriver,目 录﹑UC工作原理  ﹑UC原理框图  ﹑IR  ﹑放大电路原理及工作状态  参考文献  高压大功率小信号放大电路﹑UC工作原理﹑UC原理框图UC的原理框图如图所示。其内部包含有一个三角波振荡器误差放大器两个PWM比较器输出控制门逐个脉冲限流比较器等。不同于其它(如TL…)双PWM控制器的是个PWM比较器的输入端全部引到片外误差放大器的三个端(个输入﹑个输出)也是如此这位灵活的设计电路带来极大的方便。PWM控制芯片通常采用锯齿波振荡器。但载波为锯齿波时输出波形会有ωs±ω.ωs等谐波而载波为三角波时则不存在这些谐波并且时双沿调制动态响应比单沿调制快。UC最具特色的是三角波振荡器三角波产生电路如图所示。UC电路特点如下:单电源或双电源工作电压范围±V~±V特别有利于双极性调制双路PWM信号图腾柱输出供出或吸收电流能力mA逐个脉冲限流内藏线性良好的恒幅三角波振荡器欠压封锁有温度补偿V阈值控制。﹑IRIR采用HVIC和闩锁抗干扰CMOS制造工艺DIP脚封装。具有独立的低端和高端输入通道悬浮电源采用自举电路其高端工作电压可达Vdvdt=±VnsV下静态功耗仅mW输出的电源端(脚,即功率器件的栅极驱动电压)电压范围~V逻辑电源电压范围(脚)~V可方便地与TTLCMOS电平相匹配而且逻辑电源地和功率地之间允许有±V的偏移量工作频率高可达kHz开通、关断延迟小分别为ns和ns图腾柱输出峰值电流为A。﹑放大电路原理及工作状态UC的原理框图如图所示。图表 UC的原理框图   其内部包含有一个三角波振荡器误差放大器两个PWM比较器输出控制门逐个脉冲限流比较器等。UC可单电源或双电源工作工作电压范围±(~)V特别有利于双极性调制双路PWM信号图腾柱输出供出或吸收电流能力mA逐个脉冲限流内藏线性良好的恒幅三角波振荡器欠压封锁有温度补偿V阈值控制。UC最具特色的是三角波振荡器三角波产生电路如图所示。三角波参数按式()及式()计算。Is=(VTH)(Vs)RT ()f=Is{CT(VTH)(VTH)} ()式中:VTH为三角波峰值的转折(阈值)电压Vs为电源电压RT为定时电阻CT为定时电容Is为恒流充电电流f为振荡频率。C具有一个高速、带宽为MHz、输出低阻抗的误差放大器既可以作为一般的快速运放亦可作为反馈补偿运放。UC实现其主要功能的就是两个PWM比较器实现电路如图所示。其他还有如欠压封锁V阈值控制等功能这些功能在应用电路中也给予实现。 IR的结构与应用IR的内部功能框图如图所示。它由三个部分组成:逻辑输入电平平移及输出保护。IR具有独立的低端和高端输入通道悬浮电源采用自举电路其高端工作电压可达V在V下静态功耗仅mW输出的电源端(脚Vcc即功率器件的栅极驱动电压)电压范围~V逻辑电源电压范围(脚VDD)~V可方便地与TTL或CMOS电平相匹配而且逻辑电源地和功率地之间允许有±V的偏移量工作频率高可达kHz开通、关断延迟小分别为ns和ns图腾柱输出峰值电流为A。下面分析高压侧悬浮驱动的自举原理。IR用于驱动半桥的电路如图所示。图中C及VD分别为自举电容和二极管C为Vcc的滤波电容。假定在S关断期间C已充到足够的电压(Vc≈Vcc)。当脚(HIN)为高电平时VM开通VM关断Vc加到S的门极和发射极之间C通过VMRg和S栅极-发射极电容Cge放电Cge被充电。此时Vc可等效为一个电压源。当脚(HIN)为低电平时VM开通VM断开S栅电荷经RgVM迅速释放S关断。经短暂的死区时间(td)之后脚(LIN)为高电平,S开通Vcc经VDS给C充电迅速为C补充能量。如此循环反复。IR的不足是保护功能不够及其自身不具有负偏压。为此给它外加了一个负偏压电路具体见图。 应用UC和IR构成控制驱动电路图是IR构成的驱动电路。由图可见用两片IR可以驱动一个逆变全桥电路它们可以共用同一个驱动电源而不须隔离使驱动电路极其简化。IR本身不能产生负偏压。由驱动电路可见本电路在每个桥臂各加了负偏压电路以左半部为例其工作过程如下:VDD上电后通过R给C充电并在VW的钳位下形成+V电压Vc当IR的脚(LO)输出为高电平时下管有(VDD-)V的驱动电压同时在下管关断时下管的栅源之间形成一个-V的偏压下管开通同时脚(LO)输出高电平通过RgR开通MOSFET让C进行充电当IR的脚(HO)输出为高电平时由C放电提供上管开通电流同时给C充电并由VW钳位+V下管关断时Vc即形成负偏压。为了只用IR的保护功能把脚(SD)端接地。图是用UC产生PWM波的电路。由图可知这是一个开环小信号放大电路因为小信号的电压幅值相对三角波幅值过低所以小信号先经过UC本身的Error运算放大器进行放大使其幅值约等于三角波的幅值。本电路没有利用UC做死区而是单独作了一个死区延时。然后把放大的信号直接和三角波进行比较分别在UC的脚及脚输出反相的SPWM波经过死区延时电路、滤杂波电路、隔离电路送到IR驱动芯片。参考文献一种新型高压大功率小信号放大电路 刘小园张永丽康勇。   UC双PWM控制器在逆变控制电路中的应用 张成胜吴胜华向龙吴保芳。基于TL和IR的断路器操作电源的设计 王玲玲王毅。IR在电机驱动中的应用 郝建强张建。一种新型高压大功率小信号放大电路 刘小园张永丽康勇。 谢 辞论文终于完成了很高兴这是第一次写论文中间学到了很多东西!论文前期的指导我有很多感触尤其郑老师说得那些话对我作用很大很感谢老师。本来很担心老师会给定题目那样就很难写了但是郑老师要我们自己找题目找些自己干兴趣的东西写这就给我们很大的发挥空间。虽然这是一次学年论文但是老师的这种开放的教学风格给我们以后的发展给了一定的帮助在此真心的感谢老师!!还有同学在期间的一些帮助也对我很重要。他们帮着我找参考文献帮我“出谋划策”在论文格式上的指导等等都很感激。在我他们的帮助下我完成了我的论文虽然论文还有一些不足但我想在我的努力和老师不辞劳苦的指导下我相信我能写好这次论文。我知道我这次的论文还有很多的错误和不足希望老师能够给予指导和帮助。宝鸡文理学院物理与信息技术系本科学年论文成绩评定表指导教师评语:学年论文成绩 指导教师签名 学年论文指导委员会审查意见主任(签名):年月日  

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