太陽(yáng)能交流電源設(shè)計(jì)報(bào)告

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1、《電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)報(bào)吿課題：太陽(yáng)能交流電源班級(jí)電氣1115學(xué)號(hào)1111205533學(xué)生姓名徐孟然專業(yè)電氣及其自動(dòng)化系別電子信息工程系指導(dǎo)教師電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)小組淮陰工學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院2013年5月1、設(shè)計(jì)目的:a）培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練綜合運(yùn)川已經(jīng)學(xué)過(guò)的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)去分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。b）學(xué)習(xí)較復(fù)朵的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法，了解和掌握模擬、數(shù)字電路等知識(shí)解決電子信息方面常見(jiàn)實(shí)際問(wèn)題的能力，由學(xué)?？谛性O(shè)計(jì)、口行制作和口行調(diào)試。c）進(jìn)行基本技術(shù)技能訓(xùn)練，如基本儀器儀表的使用，常用元器件的識(shí)別、測(cè)量、熟練運(yùn)用的能力，掌握設(shè)計(jì)資料、于?冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)

2、和規(guī)范以及使用仿真軟件、實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和數(shù)據(jù)處理等d）培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。2、設(shè)計(jì)要求:使用太陽(yáng)能電板給鋰電池充電，通過(guò)宜流交流轉(zhuǎn)變電路實(shí)現(xiàn)12V--220V的轉(zhuǎn)變。3、總體設(shè)計(jì)：逆變器（見(jiàn)圖1）主要由MOS場(chǎng)效應(yīng)管，普通電源變壓器構(gòu)成。其輸岀功率取決丁ros場(chǎng)效應(yīng)管和電源變壓器的功率，免除了煩瑣的變壓器繞制，適合電子愛(ài)好者業(yè)余制作中采用。下曲介紹該變壓器的工作原理及制作過(guò)程。IC1IC2TRITR2TR3TR4TR5TR64069UB78L052SC18152SC18152SJ4712SK29562SJ4712SK2956OUT+5VINR6IKTR3C4t+ioo^rrFl

3、15AINPUTGND+12V0叫OUTPUTAC220VT114G12VGD7R310KR1100K13D0VmIK3.3KIICl+/77TR5220V*OTR6電路圖(1)工作原理：這里介紹這個(gè)逆變器的工作原理。(1)、方波的產(chǎn)生這里采用CD4069構(gòu)成方波信號(hào)發(fā)牛器。電路中R1是補(bǔ)償電阻，用于改善市于電源電壓的變化而引起的震蕩頻率不穩(wěn)。電路的震蕩是通過(guò)電容C1充放電完成的。其振蕩頻率為f=l/2.2RCo圖示電路的最大頻率為:fmax=l/2.2x103x2.2x10—6=62.6Hz,最小頻率為fmin=l/2.2x4.3x103x2.2x10—6=48?0Hz。由于元

4、件的誤差,實(shí)際值會(huì)略有差異。其它多余的發(fā)相器，輸入端接地避免彫響其它電路。(2)、場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路。由于方波信號(hào)發(fā)生器輸出的振蕩信號(hào)電壓最大振幅為0?5V,為充分驅(qū)動(dòng)電源開(kāi)關(guān)電路,這里用TRI、TR2將振蕩信號(hào)電壓放大至0~12V。如圖3所示。(1)、場(chǎng)效應(yīng)管電源開(kāi)關(guān)電路。場(chǎng)效應(yīng)管是該裝置的核心，在介紹該部分工作原理之前，先簡(jiǎn)單解釋一下MOS場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理。MOS場(chǎng)效應(yīng)管也被稱為MOSFET,即MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管）的縮寫。它一般有耗盡型和增強(qiáng)型兩種。木文使用的是增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管

5、，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。它可分為NPN型和PNP型。NPN型通常稱為N溝道型，PNP型通常稱P溝道型。由圖可看出，對(duì)于N溝道型的場(chǎng)效應(yīng)管其源極和漏極接在N型半導(dǎo)體上，同樣對(duì)于P溝道的場(chǎng)效應(yīng)管其源極和漏極則接在P型半導(dǎo)體上。我們知道一般三極管是由輸入的電流控制輸出的電流。但對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)管，其輸出電流是由輸入的電壓（或稱場(chǎng)電壓）控制，可以認(rèn)為輸入電流極小或沒(méi)有輸入電流，這使得該器件令很高的輸入阻抗，同時(shí)這也是我們稱Z為場(chǎng)效應(yīng)管的原因。金屬半導(dǎo)體漏?極漏極柵極NS〃〃力W3C諒鱉JTJ源極N溝道場(chǎng)效應(yīng)管C」斗氧化物源極P溝道場(chǎng)效應(yīng)管圖4為解釋MOS場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理，我們先了解一下僅含一個(gè)P

6、—N結(jié)的二極管的工作過(guò)程。如圖5所示，我們知道在二極管加上正向電壓（P端接正極，N端接負(fù)極）時(shí)，二極管導(dǎo)通，其PN結(jié)有電流通過(guò)。這是因在P型半導(dǎo)體端為止電壓時(shí)，N型半導(dǎo)休內(nèi)的負(fù)電子被吸引而涌向加有正電壓的卩型半導(dǎo)體端，而P型半導(dǎo)體端內(nèi)的正電子則朝N型半導(dǎo)體端運(yùn)動(dòng),從而形成導(dǎo)通電流。同理，當(dāng)二極管加上反向電壓（P端接負(fù)極，N端接正極時(shí)，這時(shí)在P型半導(dǎo)體端為負(fù)電壓，正電子被聚集在卩型半導(dǎo)體端，負(fù)電子則聚集在N型半導(dǎo)體端，電子不移動(dòng)，其PN結(jié)沒(méi)有電流流過(guò)，二極管截止。圖5對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)管（圖6）,在柵極沒(méi)有電壓時(shí)，有前血的分析對(duì)知，在源極與漏極Z間不會(huì)有電流流過(guò)，此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管處于截止?fàn)顟B(tài)（

7、圖6a）。當(dāng)有一個(gè)止電床加在N溝道的MOS場(chǎng)效應(yīng)管柵極上時(shí)，由于電場(chǎng)的作川，此時(shí)N型半導(dǎo)體的源極和漏極的負(fù)電子被吸引出來(lái)而涌向柵極，但由于氧化膜的阻擋，使得電子聚集在兩個(gè)N溝道Z間的P型半導(dǎo)體屮（見(jiàn)圖6b）,從而形成電流，使源極和漏極之間導(dǎo)通。我們也可以想象為兩個(gè)N型半導(dǎo)體之間為一條溝，柵極電壓的建立相當(dāng)于為他們之間搭了一座橋梁，該橋梁的人小由柵壓決定。圖8給出了P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的工作過(guò)程，其工作原理類似這里就不再重復(fù)。N圖6下面簡(jiǎn)述一下川C-MOS場(chǎng)效應(yīng)管（增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管）