基于PWM的路燈節(jié)能裝置的設(shè)計(jì)

　　在IGBT的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

　　（1）IGBT柵級(jí)耐壓一般在±20V左右，因此驅(qū)動(dòng)電路輸出端應(yīng)設(shè)有柵極過(guò)電壓保護(hù)電路，通常的做法是在柵極并聯(lián)穩(wěn)壓二極管或者電阻。并聯(lián)穩(wěn)壓二極管的缺陷是將增加的等效輸入電容inC，從而影響開(kāi)關(guān)速度；并聯(lián)電阻的缺陷是將減小輸入阻抗，增大驅(qū)動(dòng)電流，本文選擇后者。

　?。?）盡管IGBT所需驅(qū)動(dòng)的功率很小，但由于MOSFET存在輸入電容inC，開(kāi)關(guān)過(guò)程中需要對(duì)電容充電放電，因此驅(qū)動(dòng)電路的輸出電流應(yīng)該足夠大，假定開(kāi)通驅(qū)動(dòng)時(shí)，在上升時(shí)間rt內(nèi)線性地對(duì)MOSFET的輸入電容inC充電，則驅(qū)動(dòng)電流為GEinGSrI=CUt，其中可取2.2rint=RC，其中R為輸入回路電阻。

　?。?）為可靠關(guān)閉IGBT，防止發(fā)生鎖定效應(yīng)，要給柵極加一負(fù)電壓，因此應(yīng)采用雙電源為驅(qū)動(dòng)電路供電。其具體的驅(qū)動(dòng)電路圖如圖3所示。

　　3.2 信號(hào)采樣電路設(shè)計(jì)

　　對(duì)電網(wǎng)電壓、電流信號(hào)的采集的實(shí)時(shí)性及其采樣的精度在很大的程度上決定了系統(tǒng)的性能。根據(jù)對(duì)Atmega128單片機(jī)的集成ADC性能的分析，綜合考慮了其轉(zhuǎn)換時(shí)間、分辨率、線性誤差、量程和對(duì)基準(zhǔn)電壓的要求等主要技術(shù)指標(biāo)，判斷其能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，并且通過(guò)外接精密基準(zhǔn)電源的方式來(lái)保證系統(tǒng)的精度。對(duì)于對(duì)電網(wǎng)信號(hào)采集的前端信號(hào)變換模塊，主要考慮一下幾個(gè)因素：首先是采樣信號(hào)的質(zhì)量，既能夠真實(shí)的反映電網(wǎng)電壓、電流的情況，又不要為系統(tǒng)帶來(lái)干擾，這要求電路有良好的隔離措施；其次采樣信號(hào)的電壓范圍要和ADC的基準(zhǔn)電壓的量程相符合，超過(guò)或者過(guò)低于基準(zhǔn)電壓工作范圍的設(shè)計(jì)都是不合理的；第三，要注意阻抗匹配問(wèn)題，若阻抗不匹配，可能得到的采樣值不能準(zhǔn)確反映電網(wǎng)信號(hào)的參數(shù)，并且可能燒毀ADC的輸入端口。

　　由于單片機(jī)的AD采樣端口只能采樣正電壓，因而將所要采樣的為交流電壓經(jīng)變壓器降壓、整流和分壓后再采樣，此時(shí)將電壓限制在0V-5V之間，為了保持采樣電壓的精度與穩(wěn)定度，在輸入端口并聯(lián)一個(gè)電容抗干擾，在串聯(lián)一個(gè)電阻滿足ADC阻抗匹配的要求。其電路圖如圖4所示：

　　3.3 RS232接口電路

　　PC與單片機(jī)組成多機(jī)系統(tǒng)最簡(jiǎn)單的連接是零調(diào)制三線經(jīng)濟(jì)型。這是進(jìn)行全雙工通信所必須的最少數(shù)目的電路。PC配置的是RS-232C標(biāo)準(zhǔn)串行接口，二者的電氣規(guī)范不一致，因此要完成PC與單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，本設(shè)計(jì)選用的芯片為MAX232，將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-232電平。同時(shí)也因?yàn)镽S-232C標(biāo)準(zhǔn)串行接口應(yīng)用比較廣泛，技術(shù)成熟，所以我們選用RS-232C標(biāo)準(zhǔn)串行接口。具體電路如圖5所示：