直流斩波型脉冲电源的脉冲发生器设计.docx

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1、直流斩波型脉冲电源脉冲发生器设计摘要本文主要是与脉冲发生器、脉冲磁场等一些专有名词相关的文章，所以自然都是与脉冲有关，那么脉冲它的主要特性有波形、幅度、宽度和重复频率。脉冲通常是指电子器械中常使用的短暂电压（或电流），与此同时，脉冲是相对于连续信号而言，在整个信号周期的短时间内出现的信号。例如计算机内的信号就是脉冲信号，又叫数字信号。提到脉冲就不得不提到脉冲磁场，脉冲磁场是由一个磁铁，一个空心线圈。这里电场与电流呈线性关系;因此，控制磁场波就是控制电流波。对于脉冲发生器系统，根据网上查阅的资料表明，电容器储能结构它是被研究最早的一种储能方式，也是目前应用最广的储能方式。作为一种能量存储设备，它

2、具有容量大,电源系统简单、稳定可靠、成本相对较低、重复性好且能够长期不间断运行，在大多数脉冲强磁场试验领域应用尤为普遍。目前是强磁场应用的最佳选择。本文主要介绍LC系列电池充电技术，晶闸管引流技术，系统控制技术等。本文的主要结构如下：本文介绍了研究背景，研究重点，研究现状和主要内容，然后分析了脉冲发生器的总体结构，包括脉冲产生，脉冲发生器的总体结构以及对系统硬件周期的后续分析。包括主电路拓扑结构、高频开关电源主要功能模块、磁性元件设计，并进行了系统软件设计，包括整体程序流程、控制芯片程序模块、检测芯片程序模块，最后分析了脉冲发生器装置仿真，包括充电模块仿真设计、放电模块仿真设计。关键词：脉冲发

3、生器；脉冲强磁场；数字信号；串联谐振；电容器储能结构作时间。如果MCU输出线为高电平，则SG3525将不工作，没有脉冲，系统将输出为低电平，否则系统将输出为较高电平。系统的脉冲电压，电流，脉冲和频率将通过样本和输出信号的检测电路显示在LCD屏幕上。系统运行时，可以单击“修改”按钮访问编辑页面并应用新参数。2.3脉冲宽度调制（PWM）图2.4数字信号图2.3把模拟信号认为是连续的信号，图2.4把数字信号波认为是离散的信号，而图中的PWM波主要是将连续的模拟信号转化过来成为一个离散的信号，通过一个宽度不定的脉冲。左边是一种比较简单的脉冲方式表现出了离散的模拟信号。脉冲度调制式，简称PWM即脉宽调制

4、其特点是开关周期为恒定脉冲值，通过调节脉冲的宽度来改变其占空比，实现稳定电压目的。其电路工作基本原理和波形图结构如图2.5所示，从输入端基准信号反馈的锯齿波电压与输出端基准信号的电压之差通过一个误差控制放大器放大，产生一个误差控制信号输入给PWM比较器与锯齿波信号的差值进行了比较,当锯齿波的电压高于误差控制放大器的电压时，PWM比较器输出的高电平驱动开关管导通;当锯齿波电压低于误差放大器时,PWM比较器输出的低电平，驱动开关管关断。PWM这种脉宽调制开关方式的主要优点之处在于它具有很高的工作效率和很好的频率特性，线性度高，电压纹波调整的效率高,输出的电压纹波少。图2.5 PWM调制方式原理图

5、2.4各类PLD的基本结构2.4.1CPLD的基本结构1985年，美国Altera公司在EPROM和GAL器件的基础上，首先推出了可擦除可编程逻辑器件，即EPLD(Erasable PLD),其基本结构与PAL/GAL器件相仿，但集成度高得多。而后，Altera、Xilinx、Actel等公司不断推出新的EPLD产品，它们的工艺不尽相同，结构不断改进，形成了一个庞大的群体。早期，一般把器件的可用门数超过500门的PLD称为EPLD；近年来，由于器件的密度越来越大，许多公司把原来称为EPLD的产品都称为CPLD。现在一般把所有超过某一集成度的PLD器件都称为CPLDo随着工艺水平的提高，在增加器

6、件容量的同时，为了提高芯片的利用率和工作频率，CPLD从内部结构上作了许多改进，出现了多种不同的形式，功能也更加齐全，应用不断扩展。CPLD是从PAL和GAL的基础上发展起来的高密度PLD器件，其结构也是与阵列可编程或阵列固定。CPLD大多采用EPROM、E2PROM和Flash Memory等编程技术，因而具有周密度、周速度和低功耗等特点。目前主要的半导体器件公司，如Xilinx、Altera、Lattice和AMD等公司，在各自的高密度PLD产品中都有着自己的特点，但总体结构大致相同。大多数CPLD器件中至少包含三种结构：可编程逻辑宏单元，可编程I/O单元，可编程内部连线。2.4.2FPG

7、A的基本结构1985年，Xilinx公司推出了世界上第一款FPGAo FPGA的发展非常迅速，形成了各种不同的结构。目前FPGA的主流是Xilinx公司的产品，所以就以Xilinx公司的FPGA为例，介绍其结构特点。FPGA 一般由三种可编程电路和一个用于存放编程数据的SRAM组成，这三种可编程电路是：可编程逻辑块CLB(Configurable Logic Block) 输入/输出模块 IOB(I/O Block)和互连资源IR(Interconnect Resource),其基本结构如图 2.6 所示。二可煽程输入/输出模块里兰程开关矩阵互连资源块H吕aaCLB图2.6 FPGA的基本结构

8、第三章系统硬件电路的设计3.1主电路拓扑结构3.1.1常用拓扑结构开关变换器的拓扑结构指可用于转换和控制输入电压的功率开关元件和储能元件的不同配置。开关变换器拓扑结构能够分为的基本类型有两种，即非隔离型和隔离型。非隔离型电路即各种直流斩波电路，根据电路形式的不同，可以分为降压型(Buck)电路、升压型(Boost)电路、升降压(Buck、Boost)型电路、Cuk型电路。降压型电路只能升压不能降压，输出与输入同极性，输入电流脉动大，输出电流脉动小，结构简单。升压型电路只能升压不能降压，输出与输入同极性，输入电流脉动小，输出电流脉动大，不能空载工作，结构简单。隔离电路型意味着输入和输出侧可以由多

9、个输出的高频变压器隔开。常常使用到的有正激式、反激式、推挽式，半桥和全桥。正激型电路简单，较便宜且可靠型很高，但变压器单向励磁，并且费率很低，适用于各种中小功率开关电源。反激电路型非常简单，便宜，可靠并且易于控制，但是很难实现高效率，也很难满足低效率的需求。全桥型电路中变压器双向励磁，容易达到较大功率，但电路结构复杂，成本高且可靠性低。它需要复杂的远程电路，并存在持续存在的问题，并且与高效工业电源，焊接电源，电源等兼容。由于该电源的输出功率不高，最大输出电流为10 mA,最大输出电压为50 kV,最大输出功率为500 W,相当于中低功率，因此可以采用半桥式逆变电路作为主电路拓扑结构。3.1.2

10、脉冲发生器装置主系统结构本文所设计的小型脉冲发生器装置主系统结构如图3.1所示。IRG48C10KDD7 $N5407TEXT05，心b：XFVR：C3 : 1/lF*一；R4D9 iNWrL3 :WCrrt .D6：卒 D81Z40H10K. IRG46C10KD1nFe . 图3.1 电容储能式脉冲发生器主系统电路结构主系统电路主要包含以下六个模块：(1) 线频调整和滤波：该设备由单相AC网络供电，并安装了 EMI滤波器以滤除任何可能的谐波和噪声。固定后，滤波器连接器串联连接以向总线提供相对较高的电压。(2) 软启动周期：减少增加的电流对整流器和母线电容器的影响。(3) RCD保护电路：专

11、为高频开关设计的保护电路。(4) 一系列逆变器电路：电压连接器，电容器和互连阀的高频变压器构成连接器的主轴。(5) 高频整流电路：高频变压器识别传输和解离，高频转换器识别大规模的小电路电力线，R2电阻器是电流500欧姆的电池。(6) 脉冲流和自由度：脉冲控制器用于存储脉冲，脉冲转换器，磁脉冲和二极管续流，从而形成脉冲发生器。3.2高频开关电源主要功能模块3.2.1全隔离单相交流调压模块由于此脉冲发生器系统适用于不同的负载，因此脉冲电压的大小必须为10KV-50KV,可以连续调节，那么就不得不设计调节电压的电路。本论文引入全隔离单相交流调压模块。该模块是集同步变压器、相位检测电路、移相触发电路和

12、输出可控硅于一体，当改变控制电压的大小，就可改变输出可控硅的触发相角，即实现单相AC的调压。根据输出可控硅器件不同分一只双向可控硅的普通型，两只单向可控硅反并联的增强型和一只单向可控硅的半波型等三类。按单相交流负载的额定电压分220V和380V两类，按控制信号不同的等级可分成E、F、G、H型等四类。根据要求，该系统使用常用的交流电压控制模块DTY.220D40Eo图3.3显示了此模块的220 VAC网络控制的电路图。220V图3.3 220V交流电网自动控制电路图它是输出链接，即模块内部晶闸管的两个极。附加链接和普通链接不透明。在半波模块中，单向晶闸管的阳极连接到连接，阴极连接到连接。模块内部

13、电源变压器的主要阶段，分为220VAC和380 VAC两种变体：220 VAC规格的系统可以提供165至240 VAC的功率，并且无论规格如何，可以在285 -420 VAC的网络上使用380个模块的模块。COM是一个内部接地端，CON是一个控制端,并且内部使用+ 5V端子供电位器手动控制使用。的强电流与+ 5V, CON和COM的弱电流分开隔离。申请周期如下所示。图3.4显示了输入和输出关系曲线及波形。相关技术指标和要考虑的问题是：(1) 施加到负载的电压的相位和施加的电压的相位必须相同，否则将失去控制。电源频率必须为50 Hz。(2) CON到COM必须为正。若极性颠倒了，则出口将失去控制

14、全部打开或关闭)。如果CON控制端从0 -5 V切换，则交流电压可以从0 V调整到最大值(用于负载电阻)。其中，当CON约为0.8 V左右且模块的输出完全闭合时，CON为完全闭合区域；CON的可调范围为0.8 V至4.6 V,即，当控制电压增加时，工作角度为180。变为0。线性减小，交流负载电压从0 V增加到最大值。如果CON约为4.6 V至5 V,则属于完整的开路范围，并且AC负载上的电压为最大值。图3.4控制电压与可控硅输出导通角关系曲线及波形图从CON到COM的输入阻抗分为大于等于30K f2的E, F和H类型；G型250 fio +5V电压信号仅提供给独立式变压器，不能用于任何其他目

15、的。所选电位器的电阻为2KCJ-10KQ注意：默认情况下，无法将4mAG型设置为-20mA,并且+5V连接器目前不可用。(4) 原则上，单相交流异步电动机的调速应采用变频器。如果要求不高，则可以在电动机上使用单相调压模块。(5) 三相调压器模块不能用于控制三相电网上三相负载的电压。(6) 弱电流与额定电流之间的电压以及模块电压高于2000 VACo(7) 所有模块的热值是通过将负载电流按倍数乘以1.5W/A获得的。散热器的理想型号有E.40, F.70, F.100和G系列。3.2.2辅助电源电路辅助电路是系统的核心，是确保系统正常运行的必要条件。开关电源具有高电压稳定性的权利，但只能保持电压

16、稳定。系统的信号处理和电路需要多个直流稳压设备为系统供电。因此，仅仅选择替代供应是不经济的，或者不符合系统要求。因此，系统使用两个三相稳压器来产生+ 12V和+5V电压的输出，如图3.5所示。+ 12V电源，用于模块化芯片，脉冲放大器,SG3525和每个有用电路的放大器；+ 5个主电源用于所有微控制器和外设的电源，包括A/D芯片MAX197, CD4052大,液晶模块及其电源是光源。图3.5辅助电源电路经过变压器电路和电桥后，电源电压变为DC。通过电容器和非极性电容器后，低频和高频分量被滤除，在稳定器电压的一部分中建立了基波电压，在电压稳定后产生恒定的直流电压。当电压降至最低时，稳压器模块的输

17、入应确保电源电压至少比输出电压高3V。由于+5V提供的负载电流非常低，因此可以将其直接连接到+12V控制模块的背面，从而节省了二次侧的输出。3.2.3脉冲形成电路系统选择AT89C51作为主控制芯片，选择脉冲幅度模块SG3525允许脉冲驱动半桥断路器，并通过主控制芯片AT89C51控制脉冲以改变脉冲SG3525,产生最终脉冲信号。以下是使用的芯片和脉冲产生过程的简要概述,2-13o(1)SG3525 简介SG3525使用两个CMOS处理器，并具有低功耗，坚固的硬度，快速切换和最少的外部组件的优势。每个脚的功能如下：脚1和脚2是互差放大器的反相和同相输入连接，引脚3是输出链路，引脚4是振荡器输出

18、引脚5和6连接到内部振荡器。容量和时的阻力，7脚接放电电阻，8脚为软启动，9脚为误差放大器的频率补偿端，10脚为关断控制端，11、14脚为驱动脉冲输出端，12脚为接地端，13脚接输出管集电极电源，15脚接SG3525的工作电源，16脚为5.1V基准电压引出端。SG3525的内部结构图如图3.6所示。它基于第一代脉冲宽度调制器SG3524进行了重大改进，克服了 SG3524的缺点，成为第二代集成脉冲放大器，特别适用于半桥逆变器信号控制。其中大多从以下几个方面来表示：首先，电路中设置了欠压锁定和限流关断电路。为了将有效输出保持在欠压状态(如果U 2.5V,则节气门开关开始工作，其上限为8V，但在

19、电路达到8 V之前，当电路的所有部分从8V切换到7V时，电路的所有部分都进入正常工作状态。如果降低到5 V,则开关将再次开始工作。用0.5 V的电压除去钳位，并且电路在阈值处闭合。在闭环操作期间，输出高电平并将其添加到集成逻辑电路的末端以抑制PWM脉冲信号。SG3525没有电流放大器，但是只要将信号加到10英尺以达到电流极限，然后使用闭路电路来控制电流极限即可。另外，10英尺可以满足程序控制要求。其次，增强了振荡周期。通常包括将延时CT电容器的释放电路与充电源分开，并分别定位针7。通过Rd外部的阻力可以识别Ct的释放。通过更改Rd,可以更改Ct的恒定释放时间，因此死区时间，Ct和电荷由lb表示

20、的内部能源确定。振荡频率为：-Ct(0. 76Rt+1. 3Rd)第三，改善输出周期。SG3525输出级使用图腾柱输出电路，可以加快输出轴的速度。Vi由达林顿管组成，最大控制功率为100 mA, Vz用作开关设备。激活后，您可以快速连接到外部MOS,管道栅极的电荷从其集电极释放到地面，最大灌电流为50 mAoSG3525的脉冲幅度调整步骤为：电源连接器距离SG3525 15英尺，其初始电压超过8V。当电压从8 V降至7.5 V时，扭矩将防止电路空转。输出11和14没有脉冲。当建立15英尺的正常工作电压时，将在其中建立一个恒压源和一个恒流源,以为其内部电路的正常运行提供动力。通过连接引脚5和6的

21、周期性组件以及引脚7的端口，引脚5产生锯齿信号，该信号被施加到内部比较器的输入端口。由于放大器的输出电压是引脚9,比较器的脉冲幅度变窄，引脚11或14的脉冲幅度变大。当放大器输出的引脚9出现故障时，情况会相反，从而达到输出脉冲的幅度并控制脉冲幅度的频率。引脚2连接到参考电压，引脚1是输出电压连接器。如果增加引脚1的电压，由于错误扩展，引脚9的电压将降低，否则引脚9的电压将升高。引脚9电压的上升和下降最终反映在来自极11和14的输出脉冲的幅度中，以实现电路的自动电路调节。引脚10是检测电路的输入电路，可用于超速检测或超检测。如果针10失去高电位，脉冲11和14将闭合以保护开关不受损坏。1 2 0

22、 O报警器1触发器欠压锁定基准电源图3.6 SG3525内部结构框图(2)控制脉冲产生电路设计该系统采用FPGAAT89C51来控制SG3525的工作时间，并产生半桥连接电路的信号。具体电路如图3.7所示。用户通过键盘将脉冲宽度和频率值输入到微控制器，从而允许P1.0控制脉冲，并且可以通过编程系统获得高和低时标。微控制器的P1.0引脚连接到SG3525的闭合控制引脚。当P1.0为高电平时，将唤醒SG3525以将其关闭，以便同时使引脚11、14停止输出脉冲。这样，如果没有信号触发，则半桥逆变器电路的开关将不起作用，并且此时输出脉冲的低电平时间将开始。相反，如果单相P1.0的电平较低，则系统将在

23、此时开始产生高频脉冲。目录摘要I第一章绪论41.1研究背景与意义41.2国内外发展现状51.3本文主要完成工作8第二章脉冲发生器总体结构92.1脉冲实现方式92.2脉冲发生器总体结构92.3脉冲宽度调制（PWM） 102.4各类PLD的基本结构112.4.1CPLD 的基本结构112.4.2FPGA的基本结构12第三章系统硬件电路的设计133.1主电路拓扑结构133.1.1常用拓扑结构133.1.2脉冲发生器装置主系统结构133.2高频开关电源主要功能模块143.2.1全隔离单相交流调压模块143.2.2辅助电源电路163.2.3脉冲形成电路173.2.4高压脉冲发生器的控制及稳定203.2.

24、5驱动电路213.2.6高频升压及整流器件的选型233.3磁性元件设计253.3.1磁性材料和结构253.3.2绝缘问题26第四章系统软件设计274.1整体程序流程274.2控制芯片程序模块29IN400122o图3.7脉冲产生电路如果由于SG3525的软工作，引脚P1.0的输出从高电平变为低电平，则系统将舒适地启动。为了跟上系统停机时间，应降低启动电容器的值。在本文中，软电容器为1000pF2000pF。否则，软启动时间将太长，并且系统输出电压的增加速率将太慢，从而使整个脉冲无响应。3.2.4高压脉冲发生器的控制及稳定所有系统均由TMS320F2812 DSP和IGBT驱动器控制。LCC系列

25、的并联充电电路主要通过时间和频率控制方法实现平滑过渡，从而减少了电压损耗并调节了电压。该控制方法允许最终脉冲生成电路的输出和输出IGBT脉冲的最终控制。TMS320F2812开发板结合了 12个12位A / D转换器，两个事件管理模块和一个高性能XC95144XL CPLD器件，使您能够完全控制电源系统的运行，包括过载和过载。电压和输出精度。利用软件程序来实现控制系统，使系统升级和更新更加简化和简化。根据瞬态电源的相关原理和该系统的设计要求，这项工作使用脉冲宽度控制来实现电压稳定性，并使用单相AC电压调制器来实现电压相关的，输出的输出电压。Cl图3.8稳压调压电路将一个8KQ同轴电位计插入电路

26、并设置一组四个功率分离器RP1 = 10MQ,R47 = 160Kf2, R48 = R49 = 2KQ。选择系统的桥式滤波器电路和输出电阻器可以确保输出电压下降到与输出电压的最大值和最小值相对应的顶部和底部，并划分点A和A7。电压值为2.5V。该循环的过程将在下面详细描述。稳压过程：稳压过程是使用传统的SG3525 PWM控制芯片。当输出电压高时，反馈信号通过同轴电位计和SG3525的引脚1传输，并与引脚2的参考电压进行比较。当引脚1的电压高于引脚2时，内部放大器的输出为低。引脚9的电压降低，引脚11和14的输出脉冲变窄，然后通过开关定时将电路驱动为短路，从而使输出电压再次下降，最终系统保

27、持平衡的输出电压。如果输出电压下降，则情况相反。电压控制过程：首先，可以指出，图3.8中的电位器由交流电压控制模块和电桥滤波器电路构成一个负反馈环路。如果要增加电压，请向上滚动电位器，A点的分压器值将下降，该分压器值低于IC1比较的未更改连接点和输出电平上的2.5V电压。由于存在C49电压，控制模块的输出电压将逐渐增加，并且电压将上升。同时，A点的电位上升，并且A点的电位通过负反馈与2.5 V的参考电压动态平衡。这样，输入控制电压稳定，控制更加清晰。输出电压降低与上述过程相反。该电路的一个重要特征是引入了同轴电位器以减少电压流。如果用户降低输出电压，而半桥逆变电路电压没有按要求降低，则很容易出

28、现系统输出电压纹波过大的现象。如果半桥逆变电路电压不降低，则SG3525的脉冲幅度效应将大大降低，次级变压器脉冲的幅度变窄，纹波增大。因此，在电压调节器上增加了同轴电位器。如果电压输出必须被减小，向下滑动同轴端，A点电位升高，经比较器IG后，单相交流调压模块的控制端电压随之降低，即输入电压降低，保证变压器副边绕组输出脉冲脉宽基本保持不变，有效减小输出电压纹波。3.2.5驱动电路控制电路是电力电子设备的主电路与控制电路之间的接口，它是电力电子设备的重要链接，对整个设备的性能有重要影响14-150有效使用驱动电路可使电力电子设备以适当的操作状态进行操作，从而减少切换时间并减少损耗，这对于设备的效率

29、可靠性和安全性至关重要。该系统使用完全分离的两回路控制电路（见图3.9）。从SG3525控制输出，输出大约15V的方波电压。连接到电容器C34后，将其直接添加到适配器的两端。电阻R31和R32用于抑制寄生虫杀死，而抗体R33和R34用于阻止场晶体管加速。综上所述，本系统中使用的驱动电路具有较高的开关频率，较大的驱动功率,结构简单，工作稳定可靠的特点，并确保了电源和控制电平的隔离。典型的驱动电路也可以使用隔离的光耦合器来单独悬挂电桥。但是，隔离式光耦的最大问题在于，如果按下并损坏光耦驱动器，路径可能会保持在高电平状态，并且FET不会关闭，这将导致同一桥臂，两条软管同时打开。这是非常危险且不可能

30、的。当使用带有变压器插头的驱动器控制现场变送器的打开和关闭时，没有信号表明两个变送器会切换。在最坏的情况下，如果驱动器发生故障，则两个电子管都将停留。基于以上考虑，不使用光耦合器驱动器。1 11KU2 _L6 dTV 7 7 XZ IN40073300UF +0. luF-4-图3.9驱动电路图3.9还显示了变压器心8】的主轴周期。当交流发电机断开时，会产生最高温度的电压以提供交流电。高返回电压将在主变压器的两端产生，并且还会增加漏极和源极，对变压器构成重大威胁。吸引电路用于变压器的初级绕组的两端。添加内容以确保开关的安全性和电路的安全性。在图3.9中，电容器c36和电阻器R35串联连接，并对

31、应于初级绕组的两端。目的是将高频振动转换为自由振动。如果振动频率低，则外部辐射干扰将低得多。当开关被切断时，大于分布电容的电容器C36通常在挡风玻璃的两端互连（通常为数百至数千pF）,这会降低自由振荡频率，而串联的Q-能量（Q）很高。3.2.6高频升压及整流器件的选型高频相位变压器是转换设备功率的主要设备。在实际工作条件下，随机变量的工作流程与其分配参数无关。结构的完整性和参数设计在很大程度上取决于脉冲发生器设备的性能。首先是设定增长率。众所周知，平均总线支持电压（VI）约为300V,器件设计目标的电压电平为0至3000Vo第二个是电压，功率和频率的选择。其中，输出电压为500 V,标称功率为

32、8 kWo表3.1列出了 16.67 kHz的开关频率。由于后续调试会改变开关频率，因此转换器的工作频率不应低于16.67 kHz,以确保调试带宽。最后，选择Main。尽管高频可以减小变压器的体积，磁场损失，大电流的影响以及由电流引起的温度升高。通常，选择高频变压器的轴时，应满足以下三个要求：高阻抗，低铁损和负电导率。检查相关信息并为了比较不同主要材料的优缺点，人们决定使用高性能镒铁氧体，低损耗和相对较高的温度。经过以上分析，选择了输入电压为500 V,转换比为10,标称功率为8kW,标称工作频率为20 kHz的高频相位变压器。另外，高频桥位于高频相位转换器的第二侧，这导致对电压强度和连接器的

33、再生容量的更高要求。当前有两种常见的补救措施：其一，是采用优质的快恢二极管的串并联组合作为桥臂；其二，是直接利用集成度高的高频高压硅堆。从减小设备尺寸的角度来看，可以使用6QLG10kV/2A高频硅消声器（平均重复10 kV,平均重复2A,以相反的顺序进行平均电流校正）来满足设备的要求。高压电源当前使用电源变压器，但是很容易增加电源。为了使设备更小，系统使用电压互感器增加电压。双电压浪涌电路用作跳转开关，不使用电滤波器。电压整流器电路的功能不仅是将交流电转换为直流电（解决方案），而且还获得远大于变压器确切次级电压的直流电（电压）。只要在低压电路中使用电池的总体积，就可以减少电源的总供给9241

34、图3.10普通倍压电路图3.10显示了一个典型的乘法器电路，其中使用了一个正弦波输入示例。U2是半正弦波。电压通过VD31将C37提供给也U2。在半波阶段（如图3.10 （c）所示），VD32导通，并且电容器C37和U的Uc37电压相同。C38至2382Uz电池充电器。通过VD33对C39充电，直到下一个半正周期（如图3.10 （b）所示），Uc39 = U2 +UC38-UC37 =2 寸 UU2在另一个负半周（请参见图3.10 （c）,通过VD3加载C40, Uc40 = u2 + uc37 +Ue39-uo 3秒=2寸2U2。类似地，可以分析电容器Cm C42等也被充电到22U2,其极

35、性如图3.10所示。最后，只要负载连接到相应电容器组的两端，就可以获得相应的多相直流输出。图3.10所示电路的优点是每个单元的电压不超过变压器次级电压最大值的两倍，因此可以使用低压电容器。缺点是电容器是串联的并且电容器很大。这会造成很多损害：（1）电气设备更容易产生谐波，这将造成更大的危害。（2）降低了能源利用效率；（3）强烈的纹波会引起电压或电流的浪涌，从而烧毁设备。（4）破坏数字循环的逻辑关系并影响正常功能。（5）引起噪音失调，并导致图像和音频设备无法正常工作。半桥逆变电路图3.11双向4倍压整流电路由于该设备可提供10 kV至50 kV的高压，因此控制纹波的大小尤为重要。因此，本文采用双

36、向倍压整流的设计，即在电压互感器电路的中间安装高压变压器，如图3.11所示，以使所有电路都等于两个四倍的串联电路。这主要是为了减少倍压电路中的压降，提高直流电源的稳定性和效率，提高负载能力并降低电源输出的纹波系数。倍压整流电路中的压降计算公式为：/ 911 -n2+-n2-n（3-2）26 ）整个倍压整流电路直流输出电压为：K=2（2tp-AV）（3-3）Vycp它是电压整流器电路的输入电压，即高压变压器的输出电压。根据分析，变压器的输入电压为100 V,转换比为60。考虑到变压器的内部损耗，变压器的效率为80%,则Vycp=6250V。通过计算，n = 4, f=20kHz, Io输出电流为

37、10mA,选择器电容器为15kV,电压为5000pF,硅电压为30kV。3.3磁性元件设计3.3.1磁性材料和结构能源供应中用于磁性组件的最常用材料是软磁性材料。软磁材料是指高强度,低强度的钢材。根据主要成分，磁性能和结构性能的不同，软磁材料可以分为三种类型：(1) 金属磁铁矿：硅，坡莫合金，非晶态和纳米晶合金。除了晶体和纳米晶合金以外，这些材料还常用于频率低于30kHz的应用中，因此很少用于开关电子产品。(2) 磁粉石：磁粉石是一种软磁性材料，由混合物和酸，磁铁的成分和介质制成。一方面，它可以分开，使其适合于高频：另一方面，该材料具有较低的磁导率和恒定的磁导率特性，良好的直流叠加，主要用于高

38、频电感。常用的磁粉包括铸铁粉，坡莫合金粉和铸铝合金。(3) 铁氧体芯铁氧体是一种氧化性化合物，其包含各种类型的锌，锌，铁氧体，锌等，其中生成镒锌。最完整和最大。铁氧体非常活泼，其电阻大于磁性材料的电阻，会抑制电流的流动。磁导率特性在频率变化时是稳定的，并且在150 kHz以下基本上保持不变。另外，铁氧体具有高的磁性。损耗的增加幅度不如频率增加的幅度大，并且损耗不会随着温度的升高而显着变化。广泛用于发电机，放大器，电源变压器，电源变压器和功率因数校正电路。磁轴的基本结构为：覆膜类型：针E, I, F, O和其他形状通常由硅树脂或镣钢制成，并与一根钢杆结合。(2) 环：通过放置。形板形成，也可以用

39、硅树脂或合金钢制成的窄而长的带子包裹。此类密钥很难实现。(3) 铁C形铁筒：这种铁可以避免在规则轴上风的不足。它是由两个铁C的碰撞形成的，因此可以机械缠绕，瓶子可以充满整个窗户。(4) 杯形铁筒(POT)：在这种结构中，外部磁针和内部的铜线，从而消除了环旋转的问题并降低了 EMIo3.3.2绝缘问题高压变压器的绝缘包括从高压侧到原件的绝缘，从高压侧到钢轴的绝缘以及从高压端的绝缘。升级绝缘系统的困难在于，高频转换器较小且绝缘距离受到限制。另一个困难是绝缘强度的增加和泄漏的减少是两个摩擦。更好的是，低泄漏触发器和高压部件位于基座和主轴上。同时，绝缘材料的介电常数必须很小，以减小变压器的分布容量。第

40、四章系统软件设计4.1整体程序流程系统的大多数程序都可以做到这一点：设置脉冲频率值，控制脉冲输出，检测和显示输出参数等等。该程序是系统软件部分的骨干。其他模块的子系统是在核心程序的基础上开发的，并由核心程序调用。系统的总体程序流程如图4.1所示。系统上电后，首先启动参数转换器，然后在LCD屏幕上显示“欢迎使用系统”界面。延迟几秒钟后，您进入基本配置界面，用户必须在其中设置所需的脉冲宽度和输出。等待按键时，LCD会显示初始界面的内容，直到识别出按键为止。如果按下“ENTER”键，则无需更改校准参数，并且控制脉冲可以直接输出。当按下“ SURE”键时，这意味着需要更改默认参数，然后进入参数设置子例

41、程，该例程包括以下两个Keyboard ()和Key_scan ()键。前者完成组件选择任务，而后者执行键盘扫描并执行转换。设置后，按“ENTER”开始控制脉冲。由于设计要求在运行期间优化输出参数，因此设置了转换功能。当按下“修改”键时，微控制器连续发送一个高电平信号，并调用调整接口，以通过键盘操作将输出参数调整为要求。当未按下“修改”按钮时，AT89C51将始终保持输出控制脉冲并执行键盘扫描电路的操作。AT89C52开始识别显示参数并将其显示在LCD屏幕上。单片机初始化LCD 1602初始化从AT24C02读取上次设置的电压值蜂鸣器管理键值处理扫描按键显示管理图4.1整体程序流程4.2控制芯

42、片程序模块4.2.1键盘处理程序扫描按键消抖动读入键值图4.2keyboard()函数流程图在FPGA系统中，它通常具有机器对话功能，可以发出控制命令和输入，并且可以随时报告系统状态和性能。因此，键盘电路经常用于人机。键盘电路可以分为两种类型：独立的连接器和矩阵类型，每种都分为两种类型的代码，并且根据其编码方法不进行加密。独立键式是指直接从I/O电缆创建的单个电路，每个独立的键占用一个I/O,每条I/O电缆的工作状态不会影响其他I/O线的工作状态。独立的按钮接口电路具有灵活的配置和简单的软件结构，但是每个按钮必须占用I/Oo如果按键很大,则I/O端口会丢失，因此仅在按键不大时才使用此按键电路。

43、如果键盘有多个键，则这些键通常会在表中列出以减少I/Oo行的占用；如果键太大，则此方法只能显示其优点。4.2.1键盘处理程序294.2.2脉冲产生程序304.3检测芯片程序模块314.3.1A/D转换程序324.3.2脉宽检测程序324.3.3频率检测程序34第五章仿真355.1串联谐振变换器工作过程仿真355.2考虑分布参数的充电过程仿真37第六章总结与展望41参考文献42该系统的键盘处理器包括两个功能：键盘()函数主要选择脉冲的频率和宽度的参数，而key_scan ()内部的函数主要执行更改所选参数的值的功能。外部键盘功能()的流程图如图4.2所不。Key.scan ()函数是键盘的代理。

44、通过调用该程序，可以调用用户键中的键以了解用户的意图并实现与人机的对话。key_scan ()函数的工作方式如下：MCU将端口 P2.0-P2.5设置为高电平，然后使用查询方法确定六个端口的电平变化。如果显示级别低，则意味着按下按钮。删除后，将重新评估端口是否为低。如果此时按钮正确，则可以通过指定哪个端口为低并接收适当的键值来确认按下了哪个按钮。4.2.2脉冲产生程序该模块包括输出输出()和计时器输出输出()。outputO函数称为执行高低函数的计时器output ()函数，也由main函数调用。参数设置完成后，AT89C51微控制器的P1.0引脚连续退出控制脉冲以确保正常工作。脉冲发生器模块

45、用于提供控制SG3525的工作时间的脉冲模式，并且单个微芯片连接到脉冲幅度模块SG3525的闭合控制引脚10o在脉冲为高电平期间，SG3525停止工作，并且系统输出为低电平。否则，它会很高。用户输入所需的脉冲宽度和系统的输出频率值后，即可获得控制脉冲的高低脉冲时间。图4.3是脉冲产生过程的流程图。由于微控制器编程语言的执行时间以微秒为单位，因此程序将微秒作为时间单位，以使脉冲电平更准确。由于该系统的FPGA使用12M晶体脉冲，因此其最长波长仅为65,535 ms,但是所需的频率范围是1 Hz至50 Hz,脉冲宽度范围是10%至90%。因此，这种脉冲发生器算法的思想是将转发参数除以50 ms划分为时间节点。这个过程导致持续时间的高低。YY保存AD值图4.3脉冲产生程序流程图该算法的特定工作流程是:如果计时器超过50毫秒,则变量m表示为50毫秒。n是一个计时器，