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1、摘 要本设计根据设计的要求,设计的硬件电路,经过多次的测试,选取好的方案,最终设计出适合汽车永磁发电机稳压的系统的电路。本设计主要采用的电源芯片是电压控制型脉宽调制SG3525,详细介绍SG3525的特点和原理将,并对其构成的电压控制型脉宽调制开关稳压电源进行了分析和实验。SG3525具有精度可以达到5.11V,采用了温度补偿,而且设有过流保护电路,同时应用电流控制型脉宽调制UC3842设计一个小功率的电源提供给SG3525工作的电源。功率管采用25N500V,具有开关速度快,工作电流大,耐压高等优点,续流二极管采用MUR1520,同样具有速度快,电流大,耐压高等优点。主要电路结构主要采用降压
2、斩波变换电路来实现输出电压的稳定。关键字：永磁发电机；SG3525；变压器AbstractAccording to the design of the design requirements, design the hardware circuit, after many tests, select a good programme, the final design of a permanent magnet motor vehicles for the generator system regulator circuit. The design of the main chip is us
3、ed in power voltage-controlled PWM SG3525, detail the characteristics and principles of SG3525 will, and the composition of the voltage-controlled PWM switching power supply for the analysis and experimental. SG3525 with precision can be achieved V, using a temperature compensation, but with overcur
4、rent protection circuits, application-PWM current control UC3842 design of a small power supply available to the work of the SG3525 power. Power of a 25 N500V, a switching speed, the current work, the advantages of high pressure, the continued flow diodes used MUR1520, with the same speed, current,
5、high pressure advantages. The main circuit used mainly buck chopper transform the output voltage circuit to achieve stability.Keyword:permanent magnet generators; SG3525;Transformer本文由闰土服务机械外文文献翻译成品淘宝店整理目 录第1章绪论11.1 概述11.2 研究动机11.3 主要工作2第2章主要元器件介绍42.1 SG3525的简介42.1.1 特点42.1.2 工作原理52.2 大功率续流二极管62.3 M
6、OSFET管简介62.3.1 MOSFET特点62.3.2 MOSFET的控制方法62.3.3 MOSFET的选择7第3章变压器的绕制83.1变压器磁芯的选择与工作点的确定83.1.1 磁芯材料的选择83.1.2工作点的确定83.2 变压器主要参数的计算93.2.1 确定变压器的变比103.2.2 计算初级线圈中的电流103.2.3计算初级绕组圈数N1113.2.4 计算次级绕组圈数N2123.2.5 反馈绕组N3的估算123.2.6导线线径的选取123.2.7线圈绕制与绝缘123.3 变压器绕制小结13第4章SG3525应用电路154.1 SG3525应用电路设计方案一154.1.1控制原理
7、154.1.2 方案一的优缺点分析164.2 方案改进174.3 改进后的SG3525电源电路方案二174.3.1 主电路174.3.2 控制电路184.3.3信号放大204.3.4取样反馈20第5章实验结论分析225.1稳压分析225.2散热分析235.2.1整流二极管发热235.2.2功率开关管发热235.2.3续流二极管发热235.3噪声分析245.4 纹波分析24结论26致27参考文献28附录29附录1 原理图29附录2 材料清单30附录 3 光耦P52131附录 4 MUR156032附录五：MOSFET管IXFH24N5033 / 第1章 绪论1.1 概述近年来,随着永磁材料的发展
8、,车用永磁发电机以其结构简单、比功率高、低速特性好等优点,受到广泛关注。由于车用发电机工作过程中转速变化围很大,一般需在10008000 r/min以上,高档轿车可达100015000 r/min,同时其负载也随工作状况的不同在大围变动,因此如何实现大围变速变载条件下稳压输出是车用发电机的关键技术之一。在目前广泛使用的车用硅整流交流发电机中,通过调节励磁电流实现稳压,而对于永磁车用发电机而言,由于采用永久磁钢作为励磁源,励磁磁势不可调节,故实现变速、变载的稳压输出更加困难。目前被普遍看好的方案之一是采用三相半控桥式整流电路,但是由于本次设计的测试环境的约束,不能使用三相半控桥式整流电路。因此采
9、用了斩波降压式变换电路的电路系统来完成稳压。该方式可实现稳压,并且具有输出纹波小,而且控制简单。车用永磁发电机与现有励磁发电机相比,节能效果显著并具有激活蓄电池功能,延长蓄电池寿命,另外由于没有励磁发电机的环电刷,维护工作大大下降,可靠性明显提高,是今后汽车发电机的发展方向,但是高速低速发电输出电压变化大,工作电流大,稳压和散热难,本次毕业设计是设计永磁发电机电子稳压器,要求输出直流电压14.5V V；工作电流90A。要做到这个大的功率的电子稳压器,需要的实验条件要求很高,针对毕业设计要求设计了一个低功率的进行测试。毕业设计采用了降压式斩波变换电路,而控制芯片的工作电源也是用他激式开关电源来完
10、成的。1.2 研究动机永磁发电机有很多的优点比如：结构简单、可靠性高 永磁式发电机省去了励磁式发电机的励磁绕组、碳刷、滑环结构,整机结构简单,避免了励磁绕组易烧毁、断线,碳刷、滑环结构,整机结构简单,避免了励磁式发电机励磁式发电机励磁绕组易烧毁、断线,碳刷、滑环易磨损等故障,可靠性大为提高。 体积小、重量轻、比功率大 永磁转子结构的采用,使得发电机部结构设计排列得很紧凑,体积、重量大为减少。永磁转子结构的简化,还使得转子转动惯量减少,实用转速增加,比功率即功率、体积之比例达到一个很高的值。 中、低速发电性能好,功率等级相同的情况下,怠速时,永磁式发电机要比励磁式发电机的输出功率高一倍,也就是说
11、,永磁式发电机的实际等功率等级的励磁式发电机。 能显著地延长蓄电池寿命,减少蓄电池维护工作主要原因是永磁式发电机采用的是开关式的整流稳压方式,稳压精度高,充电效果好。避免了过电流充电造成的蓄电池寿命缩短。永磁式发电机的开头式整流输出对蓄电池采用小电流脉冲充电,相同的充电电流充电效果更好,从而延长蓄电池的使用寿命。高效率永磁式发电机是一种节能产品。永磁转子结构免去了产生转子磁场所需的励磁功率和碳刷、滑环之间磨擦的机械损耗,使得永磁式发电机效率大为提高。普通励磁式发电机在1500转/分至6000转/分之间的转速围平均效率只有45%至55%,而永磁式发电机则可高达75%至80%。采用自启动式稳压器
12、无需外加励磁电源。发电机只要一旋转就能发电。当蓄电池损坏时,只要发动机处于运行状态,汽车充电系统仍可工常工作。如汽车没有蓄电池,只要摇转手把或溜车,也可实现点火运行。 特别适合于在潮湿或灰尘多的恶劣环境下工作 无线电干扰永磁发电机无碳刷、无滑环的结构,消除了碳刷与滑环磨擦产生的无线电干扰,消除了电火花,特别适合于爆炸性危险程度较大的环境下工作,也降低了发电机对环境温度的要求。 1.3 主要工作 本次毕业设计是设计永磁发电机电子稳压器,要求输出直流电压14.5V V；工作电流90A；过流保护电流为120A。在设计中主要完成的工作容是完成总体方案设计；设计触发电路；完成自动稳压功能；设置过留保护电
13、路。要做到这个大的功率的电子稳压器,需要的实验条件要求很高,而且无法模仿永磁发电机的发电效果,为此针对毕业设计要求设计了一个低功率的进行测试。此次调试的电压是由调压器提供,因此输出的交流电压是恒频变压的。所以没有采用了三相半控桥式整流电路的电路系统,而是采用斩波降压式控制系统。根据厂家的数据提供,永磁发电机在时速为1500r/min,到2000r/min时输出直流电压为14.5V左右,正常时速为6000r/min,特殊状态为10000r/min,因此根据理论计算正常输出电压为58V,特殊状态输出电压为97V,因此针对本次设计,主要完成输入电压在16V到100V之间实现稳压值为14.5V,在负载
14、变化的同时不会影响到稳压的精确度。第2章 主要元器件介绍2.1 SG3525的简介美国硅通用半导体公司Silicon General推出SG3525。SG3525是用于驱动N沟道功率MOSFET。其产品一推出就受到广泛好评。SG3525系列PWM控制器分军品、工业品、民品三个等级。下面我们对SG3525特点、引脚功能、电气参数、工作原理以及典型应用进行介绍。SG3525是电压控制型PWM控制器,所谓电压控制型脉宽调制器是按照接反馈电压来调节脉宽的。在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进行比较,从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。开关电源的电
15、压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高,是目前比较理想的新型控制器。如2-1： 图2-1SG3525部引脚及框图2.1.1 特点 1工作电压围宽：DC 835V； 25.1 V 微调基准电源； 3振荡器工作频率围宽：100Hz400KHz.；4具有振荡器外部同步功能； 5死区时间可调； 6置软启动电路； 7具有输入欠电压锁定功能； 8具有PWM琐存功能,禁止多脉冲； 9逐个脉冲关断； 10双路输出灌电流/拉电流：500mA。2.1.2 工作原理SG3525置了5.1V精密基准电源,微调至 1.0%,在误差放大器共模输入电压围,无须外接分压电组。SG3525还增加了同步功能,可以工作在主从模式,也可以与外部系统时钟信号同步,为设计提供了极大的灵活性。在CT引脚和放电端引脚之间加入一个电阻就可以实现对死区时间的调节功能。由于SG3525部集成了
