本文關(guān)鍵詞：基于光纖通信與電源供電的IGBT光驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究

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【摘要】：隨著電力電子技術(shù)逐漸向大功率、低損耗、高集成方向發(fā)展,作為功率半導(dǎo)體器件新一代最具典型代表的IGBT,由于其綜合了MOSFET和GTR兩種器件的性能而具有輸入電阻大、導(dǎo)通損耗低、承受耐高壓高、開關(guān)頻率高且開關(guān)速度快等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于各種變流系統(tǒng)。而IGBT驅(qū)動(dòng)電路作為IGBT應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一,其性能的好壞直接決定IGBT及其整個(gè)裝置系統(tǒng)能否安全可靠的工作,因此設(shè)計(jì)一款集成度高、適用性強(qiáng)且性能良好的IGBT驅(qū)動(dòng)器具有重要意義。論文對(duì)IGBT基本結(jié)構(gòu)、工作機(jī)理及驅(qū)動(dòng)要求和驅(qū)動(dòng)電路的發(fā)展現(xiàn)狀、應(yīng)用領(lǐng)域及性能要求進(jìn)行詳細(xì)的闡述和分析,并結(jié)合光纖通信的優(yōu)點(diǎn)、光纖通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和光電器件中LED、光電池等發(fā)光器件和受光器件的工作機(jī)理及應(yīng)用,提出一種IGBT驅(qū)動(dòng)與光纖通信、光電器件應(yīng)用相結(jié)合的IGBT光驅(qū)動(dòng)技術(shù)。針對(duì)IGBT光驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用,論文設(shè)計(jì)一種采用FPGA作為控制中心集光發(fā)射器、光纖線路、光接收器、獨(dú)立供電模塊為一體的基于光纖通信與電源供電的IGBT光驅(qū)動(dòng)器。設(shè)計(jì)的IGBT光驅(qū)動(dòng)器包括FPGA指令控制模塊、光發(fā)射器模塊、光接收器模塊和光纖線路,FPGA控制模塊作為脈沖指令控制端,采用EP1C系列的EP1C3T144C8為控制中心,以48MHz時(shí)鐘控制,并設(shè)有復(fù)位電路、FLASH配置電路、串行配置下載接口等基本外圍模塊電路;光發(fā)射器作為信號(hào)調(diào)制與驅(qū)動(dòng)模塊,采用基于BJT的共集電極基本放大電路作為信號(hào)調(diào)制與驅(qū)動(dòng)電路,采用大功率白色LED作為發(fā)射光源,實(shí)現(xiàn)電信號(hào)和電能到光信號(hào)和光能的轉(zhuǎn)換;光接收器作為集信號(hào)解調(diào)、電源供電、IGBT驅(qū)動(dòng)為一體的接收模塊,采用硫化鎘光電池為光能接收的供電模塊,采用Pt19-21C光電管為光信號(hào)解調(diào)器,通過電壓放大、電平轉(zhuǎn)移、脈沖變換后輸出,實(shí)現(xiàn)脈沖高電平上升沿驅(qū)動(dòng)IGBT導(dǎo)通和負(fù)脈沖驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷;光纖線路作為光信號(hào)與光能的光波傳輸介質(zhì),一端連接光發(fā)射器、另一端連接光接收器。本論文使用proteus、saber、quartusII等工具對(duì)控制模塊、光發(fā)射器、光接收器等電路進(jìn)行仿真優(yōu)化并搭建模塊電路進(jìn)行波形測試,使用Altium Designer工具完成控制電路與光發(fā)射器為一體和光接收器PCB版圖設(shè)計(jì),最后完成“基于單根光纖供電與脈沖信號(hào)傳輸?shù)墓怛?qū)動(dòng)IGBT裝置”的知識(shí)產(chǎn)權(quán)申請(qǐng)和碩士論文撰寫。
【關(guān)鍵詞】：IGBT 光驅(qū)動(dòng)器 光纖通信 光電器件
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.11;TN322.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 引言10-11
• 1.1.1 課題研究背景10-11
• 1.1.2 課題研究意義11
• 1.2 IGBT驅(qū)動(dòng)的發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 光纖通信的特點(diǎn)12-13
• 1.4 光電技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用13
• 1.5 課題的主要研究內(nèi)容以及論文安排13-14
• 1.6 本章小結(jié)14-15
• 第二章 IGBT光驅(qū)動(dòng)技術(shù)及光纖通信原理15-37
• 2.1 IGBT工作原理15-23
• 2.1.1 IGBT的基本結(jié)構(gòu)與工作機(jī)理15-18
• 2.1.2 IGBT驅(qū)動(dòng)電路的基本要求18-21
• 2.1.3 IGBT驅(qū)動(dòng)電路的類型21-23
• 2.2 IGBT光驅(qū)動(dòng)技術(shù)23-31
• 2.2.1 LED的發(fā)光機(jī)理及應(yīng)用24-26
• 2.2.2 光電三極管的工作機(jī)理及應(yīng)用26-28
• 2.2.3 光電池的特性及應(yīng)用28-31
• 2.3 光纖通信的基本原理31-36
• 2.3.1 光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成31-32
• 2.3.2 光纖傳輸原理及損耗32-34
• 2.3.3 光接收機(jī)34-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第三章 基于光纖通信的IGBT光驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)37-66
• 3.1 總體方案設(shè)計(jì)37-38
• 3.2 指令控制模塊電路設(shè)計(jì)38-47
• 3.2.1 FPGA的特點(diǎn)及應(yīng)用38-39
• 3.2.2 基于EP1C3T144C8的控制模塊設(shè)計(jì)39-41
• 3.2.3 控制模塊電源電路41-42
• 3.2.4 控制模塊時(shí)鐘電路與復(fù)位電路42-44
• 3.2.5 控制模塊Flash配置電路和下載電路44-47
• 3.3 光發(fā)射器電路設(shè)計(jì)47-55
• 3.3.1 三極管的基本特性48-49
• 3.3.2 三極管放大電路的基本組態(tài)49-50
• 3.3.3 信號(hào)調(diào)制與驅(qū)動(dòng)電路50-53
• 3.3.4 光發(fā)射器光源53-55
• 3.4 光纖傳輸線路55-56
• 3.5 光接收器模塊設(shè)計(jì)56-65
• 3.5.1 光檢測器56-57
• 3.5.2 光電池電源57-58
• 3.5.3 信號(hào)解調(diào)器58-61
• 3.5.4 電壓放大電路設(shè)計(jì)61-62
• 3.5.5 電平轉(zhuǎn)移電路設(shè)計(jì)62-64
• 3.5.6 脈沖變換電路設(shè)計(jì)64-65
• 3.6 本章小結(jié)65-66
• 第四章 IGBT光驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)模塊的仿真與測試66-78
• 4.1 IGBT光驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)功能仿真66-71
• 4.1.1 指令控制模塊功能仿真66-67
• 4.1.2 光發(fā)射器模塊功能仿真67-68
• 4.1.3 電壓放大及驅(qū)動(dòng)電路仿真68-71
• 4.2 IGBT光驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)功能測試與分析71-76
• 4.2.1 指令控制模塊的測試與分析71-72
• 4.2.2 信號(hào)調(diào)制與驅(qū)動(dòng)電路的測試與分析72-73
• 4.2.3 信號(hào)解調(diào)器電路測試與分析73-74
• 4.2.4 信號(hào)調(diào)制與信號(hào)解調(diào)電路綜合測試與分析74-76
• 4.3 IGBT光驅(qū)動(dòng)器版圖設(shè)計(jì)76-77
• 4.4 本章小結(jié)77-78
• 第五章 總結(jié)與展望78-80
• 5.1 論文總結(jié)78-79
• 5.2 展望79-80
• 致謝80-81
• 參考文獻(xiàn)81-84
• 攻碩期間取得的研究成果84-85

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王方;黨懷東;楊有濤;張婉;;一種用于大功率IGBT的驅(qū)動(dòng)電路[J];電氣傳動(dòng)自動(dòng)化;2010年01期

2 郭火強(qiáng);;一種IGBT驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)[J];科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力;2010年11期

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本文編號(hào)：780220