学 院 课程名称 设计题目 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师 时 间
设 计 报 告
电子与信息学院 电子电路课程设计 直流稳压电源的制作
目 录
一、 课题名称 二、 内容摘要
三、 设计任务和设计要求 四、 总体方案的选择的论证 五、 单元电路的设计 六、 总体电路图 七、 组装与调试
八、 设计电路的特点及修改意见 九、 所用元器件的编号列表 十、 参考文献
十一、 收获、体会和心得
直流稳压电源
一、 课题名称：直流稳压电源
二、内容摘要：为了达到直流稳压的功能，我们把电路分成四部分：
1：接220伏电压的变压器组成该电路的首级 2：四个二极管组成桥式电路起整流作用 3：两个1000uf的电容起滤波作用 4：电压的输出
三、设计任务和设计要求：
3.1任务：设计并制作一个直流稳压电源电路
3.2要求：A. 该电路的电压输出电压能从4V~~30V
音
B .输出的电压尽可能能稳定
四、总体方案选择的论证
1．方案框图：
→
2．论证过程及简要原理：
首先，我们将220V的电压输入变压器中，将变压器连入电路中，经过由四个二极管组成的桥式电路中进行整流作
用，接着通过电解电容的滤波作用，然后经过芯片LM317和芯片337的作用，调节可变电阻，从而获得我们所需要的输出电压。
五、单元电路的设计
5.1电压输入方案 （用220V的电压）
说明：用220V的直流电压输入变压器中来实现。
5.2整流滤波方案（用四个二极管来实现）
5.3改变电压的实现（首先输入芯片LM317 、LM337中相应的管脚中，然后调节可变电阻的阻值来改变电压的不同输出）
LM317工作原理：
LM317的输入最同电压为30多伏，输出电压1.5----32V...电流1.5A...不过在用的时候要注意功耗问题...注意散热问题。LM317有三个引脚.一个输入一个输出一个电压调节。输入引脚输入正电压,输出引脚接负载, 电压调节引脚一个引脚接电阻(200左右)在输出引脚,另一个接可调电阻(几K)接于地.输入和输出引脚对地要接滤
波电容.
LM317的引脚（管脚）图
LM317 1.25V 至 37V 连续可
调。
其封装形式如下：
绝对最大额定值
芯片LM337
LM337 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。我国和世界各大集成电路生产商均有同类产品可供选用，是使用极为广泛的一类串连集成稳压器。
LM337 的输出电压范围是 1.2V 至 37V，负载电流最大为 1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM337 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。
通常LM337 不需要外接电容，除非输入滤波电容到LM337 输入端的连线超过 6 英寸（约 15 厘米）。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。 LM337 能够有许多特殊的用法。比如把调整端悬浮到一个较高的电压
上，可以用来调节高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过LM337 的极限就行。当然还要避免输出端短路。还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电源输出。
5.4电压输出的实现：
电路的末端有三个管脚，一个正极一个负极，还有一个接地，通过管脚导入万用表来显示我们需要调的电压，知道结果出现和稳定为止。
六、总体电路图
6.1总电路图 如图
6-11
图6-11
6.2工作原理
因为我们所要设计的是直流稳压电源，所以我们把电路设计成四
部分：
6.21电压输入方案 （用220V的电压）
说明：用220V的直流电压输入变压器中来实现。
6.22整流滤波方案（用四个二极管来实现）
6.23改变电压的实现（首先输入芯片LM317 、LM337中相应的
管脚中，然后调节可变电阻的阻值来改变电压的不同输出） 6.24电压输出的实现：
电路的末端有三个管脚，一个正极一个负极，还有一个接地，
通过管脚导入万用表来显示我们需要调的电压，知道结果出现和稳定为止。
七、组装与调试
7.1使用的主要仪器：220V直流电源、万用表、电烙铁、吸锡
器 电路板
7.2组装与调试的方法：
（1）我们采用的是边安装边调试的方法。先把复杂的电路按设计图上的功能分成单元进行安装和调试，在单元调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围，最后正式通电完成整机调试。 （2）有元器件在组装前全部测试一遍，以保证所用元器件均合格。
（3）有集成电路的组装方向要保持一致，以便布线和查线。 （4）组装分立元件时应使其标志朝上或朝向易于观察的方向，以便于查找和更换。
（5）连线尽量做到横平竖直。连线不允许跨接在集成电路上面，
必须从其周围通过。同时应尽可能做到连线不互相重叠。 （6）集成不要直接焊接在电路板上应用插座，这样便于更换。 （7）连接线在焊接前要涂上锡，使之更牢固。
（8）焊接集成时要留意它的发热，过热会使其无法正常工作。 （9）焊接时，边做边检查线路，边做边测试结果。
八、设计电路的特点及修改意见
电路特点：
该电路分两大部分，第一大部分是电路中的变压器，其二便是电路板那一个方快的电路；板中的那一部分又分为三部分：整流路滤波电路（用四个二极管来实现）、改变电压电路（首先输入芯片LM317 、LM337中相应的管脚中，然后调
节可变电阻的阻值来改变电压的不同输出）
电压输出，这三部分电路。 修改意见：
电路中的元器件可以用具有相同功能的器件来代替例如电路中的二极管，芯片LM337可以用LM117来替代，没有我们需要的阻值的电阻我们可以用电阻间的串联来获得，电路中的导线可以用焊锡来代替，这样也可以加固电路的稳定性。
九、所用元器件的编号列表：
十、参考文献
1 韩克、柳秀山：《 电子技能与EDA技术 》，暨南大学出版社 2 陆坤 奚大顺 李之权
《电子设计技术》电子科技大学出版社 97年5月 张义中 吴宗祥 薛滨杰
十一、收获、体会和心得
这次的课程设计是我们进入大学以来的第一次课程设
计，一开始我们都无从下手，我们只好到图书馆去查资料，经过
我们两个人反复折磨之后才把电路图给画出来，在查那么多资料的过
程中也对自己所学的电路基础知识有了进一步的认识，以前学模电都没有那么深刻的体会。通过电子设计才知道自己学的很多知识都是很不扎实的，这次电子设计可以说是拓展了自己电路方面的知识，所以说学习是永远没有止境的。电路图设计好之后我们就到赛格电子城买元件，买器件可不是一件容易的事情，到了那边才发现电路图上部分元器件是买不到的，很多老板都说那些元件只是存在于书本上，很少有投入生产的。于是我们图中的几个二极管不得不寻找同类的二极管来代替，看来还真是“尽信书则不如无书”。经过翻查资料和上网百度搜索之后，我们终于找到了可以代替的元件，从此买器件的工作就够一个段落。
经过一翻艰辛的前期准备工作之后我们的电路板终于正式开工焊接了，焊接电路可是一个很细心的活，我们都很清楚的意识到如果焊接的不好将会给电路和调试造成很多障碍。我们先在电路板上提前布好各元件的点，然后再逐个细心地焊上去。经过两个下午的焊接终于把全部都焊好了。
焊接好之后就到了最最关键的调试阶段了。和大部分同学一样，我们的电路板并没有一次就调试成功。拿着自己辛苦焊的电路板怎么看都觉得好象没什么问题但又为什么调不出来呢，只能心里暗暗的想着或许所有的成功都需要经历一翻风雨吧，于是我们拿起了万用表首先检查有没有哪些地方是虚焊的，检查了几次都没有发现这类问题。接着我们又检查着看是不是输入接口的正负极弄反了，于是把输入接口互换了下正负极，但还是没有一点点声息，经过一翻假设与没有真
正结果的论证让我们的心都凉了一大半。第二次调试时我们又再次认真地检查了电路，又把芯片再检查一遍看看有没有问题，最后又把所有的二极管和电容及可变电阻都查了一遍看有没有焊接时烧坏，结果都未能如我们所愿。离开实验楼之后我们又上图书馆找了点资料看是不是我们的电路图出了问题，可还是找不出什么端倪来，后来又上网找了很久也没有结果。这几周我们一直对着那块板在宿舍弄了好久，也找了好些同学帮忙检查，在同学的帮助下我们又细心的作了全方面的检查，最后工夫不负有心人，我们的电路板在同学们的帮助下终于调试成功了。
可能我们是高兴的太早了，调试好以后我们就开始了我们的设计报告了，经过一个星期以后，当我们打算把作品拿去交的时候，发现我们的电路又不行了，当时差点给气爆炸了，呵呵~~无奈啊，我们开玩笑的说“难道是给冻坏了吗？”呵呵因为现在的天气很冷， 又经过几个轮回的苦苦挣扎后，终于调到了现在的效果来；虽然不是很好，但我们还是充满了成就感！
电子课程设计终于告一段落了，通过几周以来同学和老师的共同努力，我们终于完成了电子设计。调试成功的那一刻，我们两个都大吸了一口气，然后感叹道：终于做完了，终于胜利了。我知道每一个调试成功者脸上的表情都是欣慰和欢喜的而我们也不例外。俗话说的好：苦不苦想想红军长征二万五。我们这几周以来所受的苦和所受的一点点气又算得了什么呢，看着自己的劳动成果所有的苦与累都烟消云散了。可知道，这是我们的第二个作品了，第一个已经失败了，从
中我们也终于体验到了和印证了那么一句话：失败是成功之母！
从电路图的设计到电路板的调试成功让我们更加深刻的认识了电路的设计和一些基本的元器件及其用法，这也为我们以后的毕业设计打下了一个基石，一块坚固的基石。不仅如此，通过这次的课程设计之后，我们也更加热爱电子信息工程这个专业了。现在发现这个专业其实也蛮有趣的，无论当你做什么作品，当成功那一刻到来时，当时的喜悦绝对不会逊色于在奥运会上所获得的金牌！
再次衷心的感谢老师和同学们的帮助~~谢谢你们！
摘要：简要分析了UC3637双PWM控制器和IR2110的特点，工作原理。由UC3637和IR2110共同构建一种高压大功率小信号放大电路，并通过实验验证了其可行性。 关键词：小信号放大器；双脉宽调制；悬浮驱动；高压大功率
0 引言
现有的很多小信号放大电路都是由晶体管或MOS管的放大电路构成，其功率有限，不能把电路的功率做得很大。随着现代逆变技术的逐步成熟，尤其是SPWM逆变技术，使信号波形能够很好地在输出端重现，并且可以做到高电压，大电流，大功率。SPWM技术的实现方法有两种，一种是采用模拟集成电路完成正弦调制波与三角波载波的比较，产生SPWM信号；另一种是采用数字方法。随着应用的深入和集成技术的发展，已商品化的专用集成电路（ASIC）和专用单片机（8X196/MC/MD/MH）以及DSP，可以使控制电路结构简化，集成度高。由于数字芯片一般价格比较高，所以在此采用模拟集成电路。主电路采用全桥逆变结构，SPWM波的产生采用UC3637双PWM控制芯片，并采用美国IR公司推出的高压
浮动驱动集成模块IR2110，从而减小了装置的体积，降低了成本，提高了系统的可靠性。经本电路放大后，信号可达3kV，并保持了良好的输出波形。
1 UC3637的原理与基本功能
UC3637的原理框图如图1所示。其内部包含有一个三角波振荡器，误差放大器，两个PWM比较器，输出控制门，逐个脉冲限流比较器等。
图1 UC3637原理框图
UC3637可单电源或双电源工作，工作电压范围±（2.5～20）V，特别有利于双极性调制；双路PWM信号，图腾柱输出，供出或吸收电流能力100mA；逐个脉冲限流；内藏线性良好的恒幅三角波振荡器；欠压封锁；有温度补偿；2.5V阈值控制。
UC3637最具特色的是三角波振荡器，三角波产生电路如图2所示。三角波参数按式（1）及式（2）计算。
Is=
f=（1） （2）
式中：VTH为三角波峰值的转折（阈值）电压；
Vs为电源电压；
RT为定时电阻；
CT为定时电容；
Is为恒流充电电流；
f为振荡频率。
图2 三角波产生电路
UC3637具有一个高速、带宽为1MHz、输出低阻抗的误差放大器，既可以作为一般的快速运放，亦可作为反馈补偿运放。UC3637实现其主要功能的就是两个PWM比较器，实现电路如图3所示。其他还有如欠压封锁，2.5V阈值控制等功能，这些功能在应用电路中也给予实现。
图3 PWM产生电路
2 IR2110的结构与应用
IR2110的内部功能框图如图4所示。它由三个部分组成：逻辑输入，电平平移及输出保护。
图4 IR2110内部功能框图
IR2110具有独立的低端和高端输入通道；悬浮电源采用自举电路，其高端工作电压可达600V，在15V下静态功耗仅116mW；输出的电源端（脚3Vcc，即功率器件的栅极驱动电压）电压范围10～20V；逻辑电源电压范围（脚9VDD）3.3～20V，可方便地与TTL或CMOS电平相匹配，而且逻辑电源地和功率地之间允许有±5V的偏移量；工作频率高，可达100kHz；开通、关断延迟小，分别为120ns和94ns；图腾柱输出峰值电流为2A。 下面分析高压侧悬浮驱动的自举原理。
IR2110用于驱动半桥的电路如图5所示。图中C1及VD1分别为自举电容和二极管，C2为Vcc的滤波电容。假定在S1关断期间C1已充到足够的电压（Vc1≈Vcc）。当脚10（HIN）为高电平时VM1开通，VM2关断，Vc1加到S1的门极和发射极之间，C1通过VM1，Rg1和S1栅极－发射极电容Cge1放电，Cge1被充电。此时Vc1可等效为一个电压源。当脚10（HIN）为低电平时，VM2开通，VM1断开，S1栅电荷经Rg1，VM2迅速释放，
S1关断。经短暂的死区时间（td）之后，脚12（LIN）为高电平,S2开通，Vcc经VD1，S2给C1充电，迅速为C1补充能量。如此循环反复。
图5 IR2110用于驱动半桥的电路
IR2110的不足是保护功能不够及其自身不具有负偏压。为此，给它外加了一个负偏压电路，具体见图6。
图6 采用IR2110驱动电路
3 应用UC3637和IR2110构成控制驱动电路
图6是IR2110构成的驱动电路。由图6可见用两片IR2110可以驱动一个逆变全桥电路，它们可以共用同一个驱动电源而不须隔离，使驱动电路极其简化。IR2110本身不能产生负偏压。由驱动电路可见本电路在每个桥臂各加了负偏压电路，以左半部为例，其工作过程如下：VDD上电后通过R1给C1充电，并在VW1的钳位下形成＋5.1V电压Vc1，当IR2110的脚1（LO）输出为高电平时，下管有（VDD－5.1）V的驱动电压，同时在下管关断时下管的栅源之间形成一个－5.1V的偏压；下管开通同时脚1（LO）输出高电平通过Rg2，R2开通MOSFET让C3进行充电;当IR2110的脚7（HO）输出为高电平时，由C3放电
提供上管开通电流，同时给C2充电并由VW2钳位＋5.1V，下管关断时Vc2即形成负偏压。为了只用IR2110的保护功能，把脚11（SD）端接地。
图7是用UC3637产生PWM波的电路。由图7可知，这是一个开环小信号放大电路，因为，小信号的电压幅值相对三角波幅值过低，所以，小信号先经过UC3637本身的Error运算放大器进行放大，使其幅值约等于三角波的幅值。本电路没有利用UC3637做死区，而是单独作了一个死区延时。然后把放大的信号直接和三角波进行比较，分别在UC3637的脚4及脚7输出反相的SPWM波，经过死区延时电路、滤杂波电路、隔离电路送到IR2110驱动芯片。
图7 采用UC3637的PWM产生电路
设计电路应注意以下问题：
1）UC3637的RT和CT要适当选择，避免RT上的电流过大，损坏片子；
2）驱动电路中C2值要远远大于上管的栅源极之间的极间电容值；
3）IR2110的自举元件电容的选择取决于开关频率，VDD及功率MOSFET的栅源极的充电需要，二极管的耐压值必须高于峰值电压，其功耗应尽可能小并能快速恢复；
4）IR2110的驱动脉冲上升沿取决于Rg，Rg值不能过大以免使其驱动脉冲的上升沿不陡，但也不能使驱动均值电流过大以免损坏IR2110；
5）当PWM产生电路是模拟电路时可以直接把信号接到IR2110；当用采数字信号时要考虑隔离；
6）注意直流偏磁问题。
4 实验结果
由一个信号发生器模拟输入，UC3637产生63kHz的三角波，直流母线电压是220V。本电路分别在假性负载和压电陶瓷负载下做实验，输出端输出很好的放大信号。
图8是在实验室做单频正弦输入信号上下功率MOSFET的驱动波形，图9是逆变桥的输出。图10也是输出波形（时间参数变化），图11是M=0.1时带假性负载的负载波形。
图8 上下开关管驱动波形
图9 逆变桥输出波形（量程所限）
图10 逆变桥输出波形
图11 负载波形
真正的信号是一个随机的信号，负载是一个压电换声器，本电路在M≌1.0，变压器变比为1∶7时，能使小信号放大到峰值3.2kV，输出有效值能到680V，放大信号失真很小，满足技术要求。由于高压示波器没有接口，而未能把负载两端的波形拍出来。
5 结语
1）UC3637采用为数不多的集成电路，就可构成一个完整的逆变控制电路，控制电路简单、实用，硬件投资不高，使用证明性能稳定，可靠；
2）UC3637和IR2110具有很高的抗干扰性能，一片IR2110在较大功率下可安全驱动功率MOSFET或IGBT的半桥；
3）由于IR2110具有双通道驱动特性，且电路简单，使用方便，价格相对EXB841便宜，具有较高的性价比。
直流稳压电源- 21 - 电子与信息学院电子课程设计报告
21
学 院 课程名称 设计题目 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师 时 间
设 计 报 告
电子与信息学院 电子电路课程设计 直流稳压电源的制作
目 录
一、 课题名称 二、 内容摘要
三、 设计任务和设计要求 四、 总体方案的选择的论证 五、 单元电路的设计 六、 总体电路图 七、 组装与调试
八、 设计电路的特点及修改意见 九、 所用元器件的编号列表 十、 参考文献
十一、 收获、体会和心得
直流稳压电源
一、 课题名称：直流稳压电源
二、内容摘要：为了达到直流稳压的功能，我们把电路分成四部分：
1：接220伏电压的变压器组成该电路的首级 2：四个二极管组成桥式电路起整流作用 3：两个1000uf的电容起滤波作用 4：电压的输出
三、设计任务和设计要求：
3.1任务：设计并制作一个直流稳压电源电路
3.2要求：A. 该电路的电压输出电压能从4V~~30V
音
B .输出的电压尽可能能稳定
四、总体方案选择的论证
1．方案框图：
→
2．论证过程及简要原理：
首先，我们将220V的电压输入变压器中，将变压器连入电路中，经过由四个二极管组成的桥式电路中进行整流作
用，接着通过电解电容的滤波作用，然后经过芯片LM317和芯片337的作用，调节可变电阻，从而获得我们所需要的输出电压。
五、单元电路的设计
5.1电压输入方案 （用220V的电压）
说明：用220V的直流电压输入变压器中来实现。
5.2整流滤波方案（用四个二极管来实现）
5.3改变电压的实现（首先输入芯片LM317 、LM337中相应的管脚中，然后调节可变电阻的阻值来改变电压的不同输出）
LM317工作原理：
LM317的输入最同电压为30多伏，输出电压1.5----32V...电流1.5A...不过在用的时候要注意功耗问题...注意散热问题。LM317有三个引脚.一个输入一个输出一个电压调节。输入引脚输入正电压,输出引脚接负载, 电压调节引脚一个引脚接电阻(200左右)在输出引脚,另一个接可调电阻(几K)接于地.输入和输出引脚对地要接滤
波电容.
LM317的引脚（管脚）图
LM317 1.25V 至 37V 连续可
调。
其封装形式如下：
绝对最大额定值
芯片LM337
LM337 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。我国和世界各大集成电路生产商均有同类产品可供选用，是使用极为广泛的一类串连集成稳压器。
LM337 的输出电压范围是 1.2V 至 37V，负载电流最大为 1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM337 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。
通常LM337 不需要外接电容，除非输入滤波电容到LM337 输入端的连线超过 6 英寸（约 15 厘米）。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。 LM337 能够有许多特殊的用法。比如把调整端悬浮到一个较高的电压
上，可以用来调节高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过LM337 的极限就行。当然还要避免输出端短路。还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电源输出。
5.4电压输出的实现：
电路的末端有三个管脚，一个正极一个负极，还有一个接地，通过管脚导入万用表来显示我们需要调的电压，知道结果出现和稳定为止。
六、总体电路图
6.1总电路图 如图
6-11
图6-11
6.2工作原理
因为我们所要设计的是直流稳压电源，所以我们把电路设计成四
部分：
6.21电压输入方案 （用220V的电压）
说明：用220V的直流电压输入变压器中来实现。
6.22整流滤波方案（用四个二极管来实现）
6.23改变电压的实现（首先输入芯片LM317 、LM337中相应的
管脚中，然后调节可变电阻的阻值来改变电压的不同输出） 6.24电压输出的实现：
电路的末端有三个管脚，一个正极一个负极，还有一个接地，
通过管脚导入万用表来显示我们需要调的电压，知道结果出现和稳定为止。
七、组装与调试
7.1使用的主要仪器：220V直流电源、万用表、电烙铁、吸锡
器 电路板
7.2组装与调试的方法：
（1）我们采用的是边安装边调试的方法。先把复杂的电路按设计图上的功能分成单元进行安装和调试，在单元调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围，最后正式通电完成整机调试。 （2）有元器件在组装前全部测试一遍，以保证所用元器件均合格。
（3）有集成电路的组装方向要保持一致，以便布线和查线。 （4）组装分立元件时应使其标志朝上或朝向易于观察的方向，以便于查找和更换。
（5）连线尽量做到横平竖直。连线不允许跨接在集成电路上面，
必须从其周围通过。同时应尽可能做到连线不互相重叠。 （6）集成不要直接焊接在电路板上应用插座，这样便于更换。 （7）连接线在焊接前要涂上锡，使之更牢固。
（8）焊接集成时要留意它的发热，过热会使其无法正常工作。 （9）焊接时，边做边检查线路，边做边测试结果。
八、设计电路的特点及修改意见
电路特点：
该电路分两大部分，第一大部分是电路中的变压器，其二便是电路板那一个方快的电路；板中的那一部分又分为三部分：整流路滤波电路（用四个二极管来实现）、改变电压电路（首先输入芯片LM317 、LM337中相应的管脚中，然后调
节可变电阻的阻值来改变电压的不同输出）
电压输出，这三部分电路。 修改意见：
电路中的元器件可以用具有相同功能的器件来代替例如电路中的二极管，芯片LM337可以用LM117来替代，没有我们需要的阻值的电阻我们可以用电阻间的串联来获得，电路中的导线可以用焊锡来代替，这样也可以加固电路的稳定性。
九、所用元器件的编号列表：
十、参考文献
1 韩克、柳秀山：《 电子技能与EDA技术 》，暨南大学出版社 2 陆坤 奚大顺 李之权
《电子设计技术》电子科技大学出版社 97年5月 张义中 吴宗祥 薛滨杰
十一、收获、体会和心得
这次的课程设计是我们进入大学以来的第一次课程设
计，一开始我们都无从下手，我们只好到图书馆去查资料，经过
我们两个人反复折磨之后才把电路图给画出来，在查那么多资料的过
程中也对自己所学的电路基础知识有了进一步的认识，以前学模电都没有那么深刻的体会。通过电子设计才知道自己学的很多知识都是很不扎实的，这次电子设计可以说是拓展了自己电路方面的知识，所以说学习是永远没有止境的。电路图设计好之后我们就到赛格电子城买元件，买器件可不是一件容易的事情，到了那边才发现电路图上部分元器件是买不到的，很多老板都说那些元件只是存在于书本上，很少有投入生产的。于是我们图中的几个二极管不得不寻找同类的二极管来代替，看来还真是“尽信书则不如无书”。经过翻查资料和上网百度搜索之后，我们终于找到了可以代替的元件，从此买器件的工作就够一个段落。
经过一翻艰辛的前期准备工作之后我们的电路板终于正式开工焊接了，焊接电路可是一个很细心的活，我们都很清楚的意识到如果焊接的不好将会给电路和调试造成很多障碍。我们先在电路板上提前布好各元件的点，然后再逐个细心地焊上去。经过两个下午的焊接终于把全部都焊好了。
焊接好之后就到了最最关键的调试阶段了。和大部分同学一样，我们的电路板并没有一次就调试成功。拿着自己辛苦焊的电路板怎么看都觉得好象没什么问题但又为什么调不出来呢，只能心里暗暗的想着或许所有的成功都需要经历一翻风雨吧，于是我们拿起了万用表首先检查有没有哪些地方是虚焊的，检查了几次都没有发现这类问题。接着我们又检查着看是不是输入接口的正负极弄反了，于是把输入接口互换了下正负极，但还是没有一点点声息，经过一翻假设与没有真
正结果的论证让我们的心都凉了一大半。第二次调试时我们又再次认真地检查了电路，又把芯片再检查一遍看看有没有问题，最后又把所有的二极管和电容及可变电阻都查了一遍看有没有焊接时烧坏，结果都未能如我们所愿。离开实验楼之后我们又上图书馆找了点资料看是不是我们的电路图出了问题，可还是找不出什么端倪来，后来又上网找了很久也没有结果。这几周我们一直对着那块板在宿舍弄了好久，也找了好些同学帮忙检查，在同学的帮助下我们又细心的作了全方面的检查，最后工夫不负有心人，我们的电路板在同学们的帮助下终于调试成功了。
可能我们是高兴的太早了，调试好以后我们就开始了我们的设计报告了，经过一个星期以后，当我们打算把作品拿去交的时候，发现我们的电路又不行了，当时差点给气爆炸了，呵呵~~无奈啊，我们开玩笑的说“难道是给冻坏了吗？”呵呵因为现在的天气很冷， 又经过几个轮回的苦苦挣扎后，终于调到了现在的效果来；虽然不是很好，但我们还是充满了成就感！
电子课程设计终于告一段落了，通过几周以来同学和老师的共同努力，我们终于完成了电子设计。调试成功的那一刻，我们两个都大吸了一口气，然后感叹道：终于做完了，终于胜利了。我知道每一个调试成功者脸上的表情都是欣慰和欢喜的而我们也不例外。俗话说的好：苦不苦想想红军长征二万五。我们这几周以来所受的苦和所受的一点点气又算得了什么呢，看着自己的劳动成果所有的苦与累都烟消云散了。可知道，这是我们的第二个作品了，第一个已经失败了，从
中我们也终于体验到了和印证了那么一句话：失败是成功之母！
从电路图的设计到电路板的调试成功让我们更加深刻的认识了电路的设计和一些基本的元器件及其用法，这也为我们以后的毕业设计打下了一个基石，一块坚固的基石。不仅如此，通过这次的课程设计之后，我们也更加热爱电子信息工程这个专业了。现在发现这个专业其实也蛮有趣的，无论当你做什么作品，当成功那一刻到来时，当时的喜悦绝对不会逊色于在奥运会上所获得的金牌！
再次衷心的感谢老师和同学们的帮助~~谢谢你们！
摘要：简要分析了UC3637双PWM控制器和IR2110的特点，工作原理。由UC3637和IR2110共同构建一种高压大功率小信号放大电路，并通过实验验证了其可行性。 关键词：小信号放大器；双脉宽调制；悬浮驱动；高压大功率
0 引言
现有的很多小信号放大电路都是由晶体管或MOS管的放大电路构成，其功率有限，不能把电路的功率做得很大。随着现代逆变技术的逐步成熟，尤其是SPWM逆变技术，使信号波形能够很好地在输出端重现，并且可以做到高电压，大电流，大功率。SPWM技术的实现方法有两种，一种是采用模拟集成电路完成正弦调制波与三角波载波的比较，产生SPWM信号；另一种是采用数字方法。随着应用的深入和集成技术的发展，已商品化的专用集成电路（ASIC）和专用单片机（8X196/MC/MD/MH）以及DSP，可以使控制电路结构简化，集成度高。由于数字芯片一般价格比较高，所以在此采用模拟集成电路。主电路采用全桥逆变结构，SPWM波的产生采用UC3637双PWM控制芯片，并采用美国IR公司推出的高压
浮动驱动集成模块IR2110，从而减小了装置的体积，降低了成本，提高了系统的可靠性。经本电路放大后，信号可达3kV，并保持了良好的输出波形。
1 UC3637的原理与基本功能
UC3637的原理框图如图1所示。其内部包含有一个三角波振荡器，误差放大器，两个PWM比较器，输出控制门，逐个脉冲限流比较器等。
图1 UC3637原理框图
UC3637可单电源或双电源工作，工作电压范围±（2.5～20）V，特别有利于双极性调制；双路PWM信号，图腾柱输出，供出或吸收电流能力100mA；逐个脉冲限流；内藏线性良好的恒幅三角波振荡器；欠压封锁；有温度补偿；2.5V阈值控制。
UC3637最具特色的是三角波振荡器，三角波产生电路如图2所示。三角波参数按式（1）及式（2）计算。
Is=
f=（1） （2）
式中：VTH为三角波峰值的转折（阈值）电压；
Vs为电源电压；
RT为定时电阻；
CT为定时电容；
Is为恒流充电电流；
f为振荡频率。
图2 三角波产生电路
UC3637具有一个高速、带宽为1MHz、输出低阻抗的误差放大器，既可以作为一般的快速运放，亦可作为反馈补偿运放。UC3637实现其主要功能的就是两个PWM比较器，实现电路如图3所示。其他还有如欠压封锁，2.5V阈值控制等功能，这些功能在应用电路中也给予实现。
图3 PWM产生电路
2 IR2110的结构与应用
IR2110的内部功能框图如图4所示。它由三个部分组成：逻辑输入，电平平移及输出保护。
图4 IR2110内部功能框图
IR2110具有独立的低端和高端输入通道；悬浮电源采用自举电路，其高端工作电压可达600V，在15V下静态功耗仅116mW；输出的电源端（脚3Vcc，即功率器件的栅极驱动电压）电压范围10～20V；逻辑电源电压范围（脚9VDD）3.3～20V，可方便地与TTL或CMOS电平相匹配，而且逻辑电源地和功率地之间允许有±5V的偏移量；工作频率高，可达100kHz；开通、关断延迟小，分别为120ns和94ns；图腾柱输出峰值电流为2A。 下面分析高压侧悬浮驱动的自举原理。
IR2110用于驱动半桥的电路如图5所示。图中C1及VD1分别为自举电容和二极管，C2为Vcc的滤波电容。假定在S1关断期间C1已充到足够的电压（Vc1≈Vcc）。当脚10（HIN）为高电平时VM1开通，VM2关断，Vc1加到S1的门极和发射极之间，C1通过VM1，Rg1和S1栅极－发射极电容Cge1放电，Cge1被充电。此时Vc1可等效为一个电压源。当脚10（HIN）为低电平时，VM2开通，VM1断开，S1栅电荷经Rg1，VM2迅速释放，
S1关断。经短暂的死区时间（td）之后，脚12（LIN）为高电平,S2开通，Vcc经VD1，S2给C1充电，迅速为C1补充能量。如此循环反复。
图5 IR2110用于驱动半桥的电路
IR2110的不足是保护功能不够及其自身不具有负偏压。为此，给它外加了一个负偏压电路，具体见图6。
图6 采用IR2110驱动电路
3 应用UC3637和IR2110构成控制驱动电路
图6是IR2110构成的驱动电路。由图6可见用两片IR2110可以驱动一个逆变全桥电路，它们可以共用同一个驱动电源而不须隔离，使驱动电路极其简化。IR2110本身不能产生负偏压。由驱动电路可见本电路在每个桥臂各加了负偏压电路，以左半部为例，其工作过程如下：VDD上电后通过R1给C1充电，并在VW1的钳位下形成＋5.1V电压Vc1，当IR2110的脚1（LO）输出为高电平时，下管有（VDD－5.1）V的驱动电压，同时在下管关断时下管的栅源之间形成一个－5.1V的偏压；下管开通同时脚1（LO）输出高电平通过Rg2，R2开通MOSFET让C3进行充电;当IR2110的脚7（HO）输出为高电平时，由C3放电
提供上管开通电流，同时给C2充电并由VW2钳位＋5.1V，下管关断时Vc2即形成负偏压。为了只用IR2110的保护功能，把脚11（SD）端接地。
图7是用UC3637产生PWM波的电路。由图7可知，这是一个开环小信号放大电路，因为，小信号的电压幅值相对三角波幅值过低，所以，小信号先经过UC3637本身的Error运算放大器进行放大，使其幅值约等于三角波的幅值。本电路没有利用UC3637做死区，而是单独作了一个死区延时。然后把放大的信号直接和三角波进行比较，分别在UC3637的脚4及脚7输出反相的SPWM波，经过死区延时电路、滤杂波电路、隔离电路送到IR2110驱动芯片。
图7 采用UC3637的PWM产生电路
设计电路应注意以下问题：
1）UC3637的RT和CT要适当选择，避免RT上的电流过大，损坏片子；
2）驱动电路中C2值要远远大于上管的栅源极之间的极间电容值；
3）IR2110的自举元件电容的选择取决于开关频率，VDD及功率MOSFET的栅源极的充电需要，二极管的耐压值必须高于峰值电压，其功耗应尽可能小并能快速恢复；
4）IR2110的驱动脉冲上升沿取决于Rg，Rg值不能过大以免使其驱动脉冲的上升沿不陡，但也不能使驱动均值电流过大以免损坏IR2110；
5）当PWM产生电路是模拟电路时可以直接把信号接到IR2110；当用采数字信号时要考虑隔离；
6）注意直流偏磁问题。
4 实验结果
由一个信号发生器模拟输入，UC3637产生63kHz的三角波，直流母线电压是220V。本电路分别在假性负载和压电陶瓷负载下做实验，输出端输出很好的放大信号。
图8是在实验室做单频正弦输入信号上下功率MOSFET的驱动波形，图9是逆变桥的输出。图10也是输出波形（时间参数变化），图11是M=0.1时带假性负载的负载波形。
图8 上下开关管驱动波形
图9 逆变桥输出波形（量程所限）
图10 逆变桥输出波形
图11 负载波形
真正的信号是一个随机的信号，负载是一个压电换声器，本电路在M≌1.0，变压器变比为1∶7时，能使小信号放大到峰值3.2kV，输出有效值能到680V，放大信号失真很小，满足技术要求。由于高压示波器没有接口，而未能把负载两端的波形拍出来。
5 结语
1）UC3637采用为数不多的集成电路，就可构成一个完整的逆变控制电路，控制电路简单、实用，硬件投资不高，使用证明性能稳定，可靠；
2）UC3637和IR2110具有很高的抗干扰性能，一片IR2110在较大功率下可安全驱动功率MOSFET或IGBT的半桥；
3）由于IR2110具有双通道驱动特性，且电路简单，使用方便，价格相对EXB841便宜，具有较高的性价比。
直流稳压电源- 21 - 电子与信息学院电子课程设计报告
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