车用永磁发电机电子稳压器设计[毕业论文+电气原理图]

机电毕业论文：车用永磁发电机电子稳压器设计含毕业论文、电气原理图

车用永磁发电机电子稳压器设计[毕业论文+电气原理图]

摘 要

本设计根据设计的要求，设计的硬件电路，经过多次的测试，选取好的方案，最终设计出适合汽车永磁发电机稳压的系统的电路。本设计主要采用的电源芯片是电压控制型脉宽调制SG3525，详细介绍SG3525的特点和原理将，并对其构成的电压控制型脉宽调制开关稳压电源进行了分析和实验。SG3525具有精度可以达到（5.1±1％）V，采用了温度补偿，而且设有过流保护电路，同时应用电流控制型脉宽调制UC3842设计一个小功率的电源提供给SG3525工作的电源。功率管采用25N500V，具有开关速度快，工作电流大，耐压高等优点，续流二极管采用MUR1520,同样具有速度快，电流大，耐压高等优点。主要电路结构主要采用降压斩波变换电路来实现输出电压的稳定。

关键字：永磁发电机；SG3525；变压器

Abstract

According to the design of the design requirements, design the hardware circuit, after many tests, select a good programme, the final design of a permanent magnet motor vehicles for the generator system regulator circuit. The design of the main chip is used in power voltage-controlled PWM SG3525, detail the characteristics and principles of SG3525 will, and the composition of the voltage-controlled PWM switching power supply for the analysis and experimental. SG3525 with precision can be achieved (5.1 ± 1%) V, using a temperature compensation, but with overcurrent protection circuits, application-PWM current control UC3842 design of a small power supply available to the work of the SG3525 power. Power of a 25 N500V, a switching speed, the current work, the advantages of high pressure, the continued flow diodes used MUR1520, with the same speed, current, high pressure advantages. The main circuit used mainly buck chopper transform the output voltage circuit to achieve stability.

Keyword: permanent magnet generators; SG3525; Transformer

目 录

第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 研究动机 1
1.3 主要工作 2
第2章 主要元器件介绍 4
2.1 SG3525的简介 4
2.1.1 特点 4
2.1.2 工作原理 5
2.2 大功率续流二极管 6
2.3 MOSFET管简介 6
2.3.1 MOSFET特点 6
2.3.2 MOSFET的控制方法 6
2.3.3 MOSFET的选择 7
第3章 变压器的绕制 8
3.1变压器磁芯的选择与工作点的确定 8
3.1.1 磁芯材料的选择 8
3.1.2工作点的确定 8
3.2 变压器主要参数的计算 9
3.2.1 确定变压器的变比 10
3.2.2 计算初级线圈中的电流 10
3.2.3计算初级绕组圈数N1 11
3.2.4 计算次级绕组圈数N2 12
3.2.5 反馈绕组N3的估算 12
3.2.6导线线径的选取 12
3.2.7线圈绕制与绝缘 12
3.3 变压器绕制小结 13
第4章　SG3525应用电路 15
4.1 SG3525应用电路设计（方案一） 15
4.1.1控制原理 15
4.1.2 方案一的优缺点分析 16
4.2 方案改进 17
4.3 改进后的SG3525电源电路（方案二） 17
4.3.1 主电路 17
4.3.2 控制电路 18
4.3.3信号放大 20
4.3.4取样反馈 20
第5章 实验结论分析 22
5.1稳压分析 22
5.2散热分析 23
5.2.1整流二极管发热 23
5.2.2功率开关管发热 23
5.2.3续流二极管发热 23
5.3噪声分析 24
5.4 纹波分析 24
结论 26
致谢 27
参考文献 28
附录 29
附录1 原理图 29
附录2 材料清单 30
附录 3 光耦P521 31
附录 4 MUR1560 32
附录五：MOSFET管IXFH24N50 33

第1章 绪论

1.1 概述

近年来,随着永磁材料的发展,车用永磁发电机以其结构简单、比功率高、低速特性好等优点,受到广泛关注。由于车用发电机工作过程中转速变化范围很大，一般需在1000～8000 r/min以上，高档轿车可达1000～15000 r/min，同时其负载也随工作状况的不同在大范围内变动，因此如何实现大范围变速变载条件下稳压输出是车用发电机的关键技术之一。在目前广泛使用的车用硅整流交流发电机中,通过调节励磁电流实现稳压,而对于永磁车用发电机而言,由于采用永久磁钢作为励磁源,励磁磁势不可调节，故实现变速、变载的稳压输出更加困难。目前被普遍看好的方案之一是采用三相半控桥式整流电路,但是由于本次设计的测试环境的约束，不能使用三相半控桥式整流电路。因此采用了斩波降压式变换电路的电路系统来完成稳压。该方式可实现稳压，并且具有输出纹波小，而且控制简单。

车用永磁发电机与现有励磁发电机相比，节能效果显著并具有激活蓄电池功能，延长蓄电池寿命，另外由于没有励磁发电机的环电刷，维护工作大大下降，可靠性明显提高，是今后汽车发电机的发展方向，但是高速低速发电输出电压变化大，工作电流大，稳压和散热难，本次毕业设计是设计永磁发电机电子稳压器，要求输出直流电压14.5V V；工作电流90A。要做到这个大的功率的电子稳压器，需要的实验条件要求很高，针对毕业设计要求设计了一个低功率的进行测试。毕业设计采用了降压式斩波变换电路，而控制芯片的工作电源也是用他激式开关电源来完成的。

1.2 研究动机

永磁发电机有很多的优点比如：(1)结构简单、可靠性高 永磁式发电机省去了励磁式发电机的励磁绕组、碳刷、滑环结构，整机结构简单，避免了励磁绕组易烧毁、断线，碳刷、滑环结构，整机结构简单，避免了励磁式发电机励磁式发电机励磁绕组易烧毁、断线，碳刷、滑环易磨损等故障，可靠性大为提高。(2) 体积小、重量轻、比功率大 永磁转子结构的采用，使得发电机内部结构设计排列得很紧凑，体积、重量大为减少。永磁转子结构的简化，还使得转子转动惯量减少，实用转速增加，比功率（即功率、体积之比例）达到一个很高的值。 (3) 中、低速发电性能好,功率等级相同的情况下，怠速时，永磁式发电机要比励磁式发电机的输出功率高一倍，也就是说，永磁式发电机的实际等功率等级的励磁式发电机。 (4)能显著地延长蓄电池寿命，减少蓄电池维护工作主要原因是永磁式发电机采用的是开关式的整流稳压方式，稳压精度高，充电效果好。避免了过电流充电造成的蓄电池寿命缩短。永磁式发电机的开头式整流输出对蓄电池采用小电流脉冲充电，相同的充电电流充电效果更好，从而延长蓄电池的使用寿命。(5)高效率永磁式发电机是一种节能产品。永磁转子结构免去了产生转子磁场所需的励磁功率和碳刷、滑环之间磨擦的机械损耗，使得永磁式发电机效率大为提高。普通励磁式发电机在1500转/分至6000转/分之间的转速范围内平均效率只有45%至55%，而永磁式发电机则可高达75%至80%。(6)采用自启动式稳压器 无需外加励磁电源。发电机只要一旋转就能发电。当蓄电池损坏时，只要发动机处于运行状态，汽车充电系统仍可工常工作。如汽车没有蓄电池，只要摇转手把或溜车，也可实现点火运行。 (7)特别适合于在潮湿或灰尘多的恶劣环境下工作 (8) 无线电干扰永磁发电机无碳刷、无滑环的结构，消除了碳刷与滑环磨擦产生的无线电干扰，消除了电火花，特别适合于爆炸性危险程度较大的环境下工作，也降低了发电机对环境温度的要求。