斩波器的原理|结构

　　斩波器是一种能进行微弱信号变换的高精密元件，所谓斩波是使电流、光束或红外辐射束在均匀时间间隔里中断。斩波器能将微弱的直流电压或电流变换成交流输出放大，通常是将缓变信号转换成快变信号，便于放大。

斩波器工作原理

　　斩波器主要是利用功率组件对固定电压之电源做适当之切割以达成负载端电压改变之目的。若其输出电压较输入之电源电压低，则称为降压式(Buck)斩波器，若其输出电压较输入之电源电压高，则称为升压式(Boost)斩波器。当斩波器导通(Ton)时，负载端之电压Vo等于电源电压Vs，当斩波器截止(Toff)时，负载端之电压Vo为0，如此适当的控制斩波器可使直流电源断续的出现在负载测，只要控制斩波器的导通时间，即可改变负载的平均电压。

　　然而，Z常见之改变方式为：①周期T固定，导通时间Ton改变，称脉波宽度调变;②导通时间Ton固定，周期T改变，称频率调变;③周期T及导通时间Ton同时改变，即波宽调变及频率调变混合使用。在实际应用中，因斩波器常需在负载端接上滤波电感及滤波电容，若频率改变过大对电感及电容影响大，因此多数采用脉波宽度调变。

斩波器的结构

　　斩波器的控制面板上安装有高、低压指示灯，换向手柄，调速手柄。斩波器内部安装有两个24V电源模块、三角触头、换向轴、光电给定器、装配。斩波箱由电解电容、IGBT、电流互感器、温控器、调速驱动盒构成。

　　斩波器的IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管，它融和了这两种器件的优点，既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点，其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内。

　　若斩波器IGBT的栅极G和发射极E之间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极C与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOSFET截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。IGBT与MOSFET一样也是电压控制型器件，在它的栅极G-发射极E间施加十几V的直流电压，只有在uA级的漏电流流过，基本上不消耗功率。由此可知，IGBT的安全可靠与否主要由以下因素决定：

　　①IGBT栅极与发射极之间的电压;

　　②IGBT集电极与发射极之间的电压;

　　③流过IGBT集电极-发射极的电流;

　　④IGBT的结温。

　　如果IGBT栅极与发射极之间的电压，即驱动电压过低，则IGBT不能稳定正常地工作，如果过高超过栅极-发射极之间的耐压则IGBT可能性损坏;同样，如果加在IGBT集电极与发射极允许的电压超过集电极-发射极之间的耐压，流过IGBT集电极-发射极的电流超过集电极-发射极允许的Zda电流，IGBT的结温超过其结温的允许值，IGBT都可能会性损坏。

　　在安装或更换斩波器的IGBT模块时，应十分重视IGBT模块与散热片的接触面状态和拧紧程度。为了减少接触热阻，Z好在散热器与IGBT模块间涂抹导热硅脂。一般散热片底部安装有散热风扇，当散热风扇损坏中散热片散热不良时将导致IGBT模块发热而发生故障。因此对散热风扇应定期进行检查，一般在散热片上靠近IGBT模块的地方安装有温度感应器，当温度过高时将报警或停止IGBT模块工作。

　　可以看到斩波器的节能、安全、保护齐全等优点。现在国家正在提倡节约型社会，企业正在提倡集约型企业。斩波器在电机车上的应用，使得运输成本进一步降低，经济效益明显，达到了企业所期望的成本管控目的。

斩波器的作用

　　斩波器是一种把一定形式的直流电压变换成负载所需的直流电压的变流装置。它通过周期性地快速开通、关断，把输入电压斩成一系列的脉冲电压，改变脉冲列的脉冲宽度或频率可以调节输出电压的平均值，因此斩波器的基本作用是进行直流电压的变换，即调压作用。

　　斩波器除了可以调节直流电压外，还可以进行调阻和调磁。由斩波器和一个固定电阻相并联，通过斩波器的斩波作用，可以调节并联等效电阻的阻值，这一过程称为调阻。若将斩波器串联在电机的励磁回路中，通过斩波作用调节励磁电流，从而调节电机的磁场大小，这一过程称为调磁。