发布时间 : 星期一 文章毕业设计报告正文 用MOSFET设计大功率的可调 直流电源更新完毕开始阅读
大学毕业设计说明书 短路两种情况。
变压器电流互感器快速熔断器变流器直流快速断路器负载交流断路器电流检测过电流继电器短路器动作电流整定值图3.21 过电流保护措施及配置
开关电路触发电路电子保护电路如图3.21所示，给出了各种过电流保护措施及其配置位置，其中采用快速熔断器、直流图1-37快速断路器和过流继电器是较为常用的措施。一般电力电子装置均同时采用几种过电流保护措施，以提高保护的可靠性和合理性。在选择各种保护措施时应注意相互协调。通常，电子电路作为第一保护措施，快速熔断器仅作为短路时的部分区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。
采用快速熔断器（简称快熔）是电力电子装置中最有效、应用最广的一种保护措施。在选择快熔时应考虑：
1）电压等级应根据熔断后快熔实际承受的电压来确定。
电流容量应按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定。快熔一般与电力半导体器件串联连接，在小容量装置中也可串接于阀值交流母线或直流母线中。
2）快熔的It值应小于被保护器件的允许It值。
3）为保证熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑时间-潜流特性。
4）快熔对器件的保护方式可分为全保护和短路保护保护两种。全保护是指不论过载还是短路均由快熔进行保护，此方式只适用于小功率装置或器件使用裕度较大的场合。短路保护方式是指快熔只在电流较大的区域内起保护作用，此方式需与其他的过电流保护措施相配合。快熔电流容量的具体选择方法可参考有关工程手册。
对一些重要的且易发生短路的晶闸管设备，或者工作频率较高、很难用快速熔断器保护的全控型器件，需要采用电子电路进行过电流保护。除了对电动机起动的冲击电流等变化较慢的过电流可以利用控制系统本身调节器对电流的限制作用之外，需要设置专门的过电流保
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大学毕业设计说明书 护电子电路，检测到过流之后直接调节出发和驱动电路，或者关断被保护器件。
此外，常在全控型器件的驱动电路中设置过流保护环节，这对器件的过电流的响应是最快的。
3.5.2散热片的选择
电子设备的功能可靠性与预期寿命直接受到设备中器件的工作温度影响。硅器件的可靠性与工作温度的关系说明, 降低工作温度会使器件可靠性和使用寿命成指数比例增加。为保证器件的长寿命和性能的可靠, 设计人员必须将器件工作温度有效地控制在限值以内。
应用散热器目的是增大发热表面散热量, 在以下讨论中, 一般将空气作为冷却剂。在大多数情况下,热源通过固体表面与冷却空气之间的界面进行热交换, 同时该界面也是散热的最大障碍。散热器则通过直接与冷却剂接触, 增大有效散热面积来减小散热阻碍, 以允许更大的发热量和(或)降低器件的工作温度。散热器的主要用来保证器件工作温度维持在器件手册提供的最高允许温度以下。
（1）散热片参数
热阻，英文名称为thermal resistance，即物体对热量传导的阻碍效果。
热阻的概念与电阻非常类似，单位也与之相仿——℃/W，即物体持续传热功率为1W时，导热路径两端的温差。以散热器而言，导热路径的两端分别是发热物体与环境空气。 散热器热阻＝（发热物体温度－环境温度）÷导热功率。
散热器的热阻显然是越低越好——相同的环境温度与导热功率下，热阻越低，发热物体的温度就越低。
必须注意：上述公式中为“导热功率”，而非“发热功率”，因为无法保证发热物体所产生的热量全部通过散热器一条路径传导、散失，任何与发热物体接触的低温物体（包括空气）都可能成为其散热路径，甚至还可以通过热辐射的方式散失热量。所以，当环境或发热物体温度改变时，即使发热功率不变，由于通过其它途径散失的热量改变，散热器的导热功率也可能发生较大变化。如果以发热功率计算，就会出现散热器在不同环境温度下热阻值不同的现象。
（2）散热片的材料
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大学毕业设计说明书 目前加工散热片所采用的基本为金属材料，这主要出于三方面的考虑： 1.导热性能好——相对其它固体材料，金属具有更好的热传导能力； 2.易于加工——延展性好，高温相对稳定，可采用各种加工工艺；
3.易获取——虽然金属也属不可再生资源，但供货量大，不需特殊工序，价格也相对低廉；
依此确定了散热片所用材料类型，具体种类的确定同样需以此为标准。下表为散热片惯用材料与常见金属材料的热传导系数。
金属材料 金 银 铜 铝 铁 AA6061型铝合金 AA6063型铝合金 ADC12型铝合金 AA1070型铝合金 AA1050型铝合金 热传导系数 217W/mK 429W/mK 401W/Mk 237W/mK 48W/mK 155W/mK 201W/mK 96W/mK 226W/mK 209W/mK 表3.1 各种材料的热传导系数
上表中热传导系数的单位为W/mK，即截面积为1平方米的柱体沿轴向1米距离的温差为1开尔文（1K＝1℃）时的热传导功率。
热传导系数自然是越高越好，但同时还需要兼顾到材料的机械性能与价格。热传导系数很高的金、银，由于质地柔软、密度过大、及价格过于昂贵而无法广泛采用；铁则由于热传导率过低，无法满足高热密度场合的性能需要，不适合用于制作计算机空冷散热片。铜的热传导系数同样很高，可碍于硬度不足、密度较大、成本稍高、加工难度大等不利条件，在计算机相关散热片中使用较少，但近两年随着对散热设备性能要求的提高，越来越多的散热器产品部分甚至全部采用了铜质材料。铝作为地壳中含量最高的金属，因热传导系数较高、密
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大学毕业设计说明书 度小、价格低而受到青睐；但由于纯铝硬度较小，在各种应用领域中通常会掺加各种配方材料制成铝合金，寄此获得许多纯铝所不具备的特性，而成为了散热片加工材料的理想选择。 各种铝合金材料根据不同的需要，通过调整配方材料的成分与比例，可以获得各种不同的特性，适合于不同的成形、加工方式，应用于不同的领域。上表中列出的5种不同铝合金中：AA6061与AA6063具有不错的热传导能力与加工性，适合于挤压成形工艺，在散热片加工中被广为采用。ADC12适合于压铸成形，但热传导系数较低，因此散热片加工中通常采用AA1070铝合金代替，可惜加工机械性能方面不及ADC12。AA1050则具有较好的延展性，适合于冲压工艺，多用于制造细薄的鳍片。
散热片的制造材料是影响效能的重要因素，选择时必须加以注意！当前绝大多数的低端散热器之散热片都是采用铝合金，原因自然是材料及制造成本低廉，性能难免会受到一定的限制；中高端散热器为了适应目前发热设备功率的不断提升，增强散热性能，则会在散热片中不同程度的采用铜作为吸热部件或散热鳍片。当然，采用具有较强导热能力的材料只是制造高效能散热片的基础，散热片的材质并不能决定其整体性能，提高散热片性能的真正精髓还是在于产品设计！
本次设计的根据数据估算，假设散热量在10%左右，也就是200W左右。采用铝合金的材料，则通过计算需要10立方分米的铝合金。这次设计散热所采用的是铝合金，主要是出于两方面考虑：一方面是价格；另一方面是重量。
3.6 TLP250芯片介绍
东芝公司的专用集成功率驱动模块TLP250包含一个GaA1As光发射二极管和一个集成
光探测器，是8脚双列封装，适合于IGBT或功率MOSFET栅极驱动电路。
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