基于IGBT的固態(tài)脈沖調(diào)制器設(shè)計(jì)
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
氫閘流管作為開關(guān)時(shí)，開關(guān)的接通是由控制柵極上施加正觸發(fā)脈沖來實(shí)現(xiàn)的。如果閘流管陽(yáng)極具有足夠高的正向電壓，柵極一旦被觸發(fā)，陽(yáng)極-陰極之間將迅速導(dǎo)通，柵極就失去了對(duì)放電的控制作用。只有陽(yáng)極電壓降得很低，不足以維持放電電流時(shí)，閘流管才會(huì)截止。閘流管在放電結(jié)束后，要經(jīng)過一段消電離時(shí)間，柵極才能恢復(fù)原來的控制功能。因此，閘流管脈沖調(diào)制器形成的脈沖波形頂部抖動(dòng)、后沿拖長(zhǎng)。
況且真空管調(diào)制器由于電子管的外圍電路有偏壓、簾柵、陽(yáng)極等電源，這些電源是不可缺少且體積龐大的高壓電源。調(diào)制器導(dǎo)通時(shí)的管壓降較大，調(diào)制器效率較低。電子管極間電容的存在很難實(shí)現(xiàn)窄脈沖調(diào)制。另外由于電子管在真空度變差情況下可能會(huì)出現(xiàn)打火等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響雷達(dá)發(fā)射機(jī)的可靠性。電子管陰極的壽命較短，也制約著電子管在調(diào)制器中的使用。
全固態(tài)調(diào)制器與電子管調(diào)制器相比具有效率高、體積小、重量輕、可靠性高、壽命長(zhǎng)、維修費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。因此，研究固態(tài)調(diào)制器是一個(gè)極為重要的發(fā)展方向。
3．2 固態(tài)脈沖調(diào)制器
固態(tài)脈沖調(diào)制器就是以固態(tài)開關(guān)管IGBT替代電真空管的調(diào)制器。IGBT模塊采用10只IGBT串聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)使用，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊利用單片機(jī)形成統(tǒng)一的觸發(fā)脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)模塊M57962L同步觸發(fā)IGBT網(wǎng)絡(luò)。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/178626.htm
該調(diào)制器采用充電電感，屬于直流諧振充電，其自然諧振周期為：
其中：C0是仿真線的靜電容
Tch等于調(diào)制器脈沖重復(fù)周期T0兩倍，即調(diào)制器的脈沖重復(fù)頻率是固定的。因此為了適應(yīng)雷達(dá)工作于多種重復(fù)頻率的要求，可在充電電路中串入一只二極管，稱為充電二極管或保持二極管。這時(shí)只要充電電路的Tch值小于最小的脈沖重復(fù)周期就行了。
VD2和R1稱為過電壓保護(hù)電路，它的作用是防止仿真線上出現(xiàn)過高的電壓而損壞功率管。當(dāng)仿真線向接近短路的負(fù)載放電時(shí)，其上的電壓會(huì)變成負(fù)極性，由于功率管不能反向?qū)щ?，這個(gè)負(fù)極性的電壓不會(huì)消失，在下一個(gè)脈沖重復(fù)周期充電時(shí)，這個(gè)電壓與電源電壓的極性一致，所以仿真線將會(huì)充電到一個(gè)較高的電壓值。如果這時(shí)負(fù)載打火并未消失，那么這一過程將會(huì)繼續(xù)下去。在理論上可以證明，仿真線上的電壓將會(huì)達(dá)到電源電壓的6倍之多。當(dāng)電路中接入VD2和R1之后，只要仿真線上出現(xiàn)負(fù)極性電壓，就可以通過VD2放掉，從而防止了仿真線上過電壓的產(chǎn)生。
R2C2稱為反肩峰電路。當(dāng)仿真線向不匹配的負(fù)載放電會(huì)在脈沖的前沿引起顯著的肩峰。R2C2電路就是為了減小這種肩峰的，其電阻通常選擇和負(fù)載阻抗相等，而電容的大小可按電路時(shí)間常數(shù)與脈沖前沿時(shí)間大致相當(dāng)來確定。
功率開關(guān)管IGBT采用高速型MG400Q1US41，其參數(shù)為1 200V／400A，價(jià)格為1 080元，其參數(shù)如圖4所示。工程中采用十管串聯(lián)的方法以適應(yīng)高電壓的要求。驅(qū)動(dòng)模塊采用M57962L，其參數(shù)為1 200 V／400 A，價(jià)格為72元。
十管串聯(lián)需要保證串聯(lián)的10個(gè)管子同時(shí)導(dǎo)通、同時(shí)截止，否則先導(dǎo)通或者后截止的管子就因?yàn)橐惺芨唠妷憾鴵舸?，進(jìn)一步擊穿所有的管子，而形成調(diào)制器故障，造成不必要的損失。解決的辦法是用單片機(jī)產(chǎn)生一路觸發(fā)脈沖，同時(shí)觸發(fā)驅(qū)動(dòng)模塊。因?yàn)轵?qū)動(dòng)模塊具有較高的輸入阻抗，因此單片機(jī)的輸出電流足夠同時(shí)觸發(fā)驅(qū)動(dòng)模塊。10個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊被同時(shí)觸發(fā)，因其延遲的一致性，會(huì)使單片機(jī)的觸發(fā)脈沖同時(shí)加到10個(gè)IGBT的柵極。
磁控管相關(guān)文章:磁控管原理
評(píng)論