斬波器是一種能進(jìn)行微弱信號(hào)變換的高精密元件，所謂斬波是使電流、光束或紅外輻射束在均勻時(shí)間間隔里中斷。斬波器能將微弱的直流電壓或電流變換成交流輸出放大，通常是將緩變信號(hào)轉(zhuǎn)換成快變信號(hào)，便于放大。

斬波器工作原理

　　斬波器主要是利用功率組件對固定電壓之電源做適當(dāng)之切割以達(dá)成負(fù)載端電壓改變之目的。若其輸出電壓較輸入之電源電壓低，則稱為降壓式(Buck)斬波器，若其輸出電壓較輸入之電源電壓高，則稱為升壓式(Boost)斬波器。當(dāng)斬波器導(dǎo)通(Ton)時(shí)，負(fù)載端之電壓Vo等于電源電壓Vs，當(dāng)斬波器截止(Toff)時(shí)，負(fù)載端之電壓Vo為0，如此適當(dāng)?shù)目刂茢夭ㄆ骺墒怪绷麟娫磾嗬m(xù)的出現(xiàn)在負(fù)載測，只要控制斬波器的導(dǎo)通時(shí)間，即可改變負(fù)載的平均電壓。

　　然而，Z常見之改變方式為：①周期T固定，導(dǎo)通時(shí)間Ton改變，稱脈波寬度調(diào)變;②導(dǎo)通時(shí)間Ton固定，周期T改變，稱頻率調(diào)變;③周期T及導(dǎo)通時(shí)間Ton同時(shí)改變，即波寬調(diào)變及頻率調(diào)變混合使用。在實(shí)際應(yīng)用中，因斬波器常需在負(fù)載端接上濾波電感及濾波電容，若頻率改變過大對電感及電容影響大，因此多數(shù)采用脈波寬度調(diào)變。

斬波器的結(jié)構(gòu)

　　斬波器的控制面板上安裝有高、低壓指示燈，換向手柄，調(diào)速手柄。斬波器內(nèi)部安裝有兩個(gè)24V電源模塊、三角觸頭、換向軸、光電給定器、裝配。斬波箱由電解電容、IGBT、電流互感器、溫控器、調(diào)速驅(qū)動(dòng)盒構(gòu)成。

　　斬波器的IGBT是由MOSFET和雙極型晶體管復(fù)合而成的一種器件，其輸入極為MOSFET，輸出極為PNP晶體管，它融和了這兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，既具有MOSFET器件驅(qū)動(dòng)功率小和開關(guān)速度快的優(yōu)點(diǎn)，又具有雙極型器件飽和壓降低而容量大的優(yōu)點(diǎn)，其頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十kHz頻率范圍內(nèi)。

　　若斬波器IGBT的柵極G和發(fā)射極E之間加上驅(qū)動(dòng)正電壓，則MOSFET導(dǎo)通，這樣PNP晶體管的集電極C與基極之間成低阻狀態(tài)而使得晶體管導(dǎo)通;若IGBT的柵極和發(fā)射極之間電壓為0V，則MOSFET截止，切斷PNP晶體管基極電流的供給，使得晶體管截止。IGBT與MOSFET一樣也是電壓控制型器件，在它的柵極G-發(fā)射極E間施加十幾V的直流電壓，只有在uA級(jí)的漏電流流過，基本上不消耗功率。由此可知，IGBT的安全可靠與否主要由以下因素決定：

　?、買GBT柵極與發(fā)射極之間的電壓;

　?、贗GBT集電極與發(fā)射極之間的電壓;

　?、哿鬟^IGBT集電極-發(fā)射極的電流;

　?、躀GBT的結(jié)溫。

　　如果IGBT柵極與發(fā)射極之間的電壓，即驅(qū)動(dòng)電壓過低，則IGBT不能穩(wěn)定正常地工作，如果過高超過柵極-發(fā)射極之間的耐壓則IGBT可能性損壞;同樣，如果加在IGBT集電極與發(fā)射極允許的電壓超過集電極-發(fā)射極之間的耐壓，流過IGBT集電極-發(fā)射極的電流超過集電極-發(fā)射極允許的Zda電流，IGBT的結(jié)溫超過其結(jié)溫的允許值，IGBT都可能會(huì)性損壞。

　　在安裝或更換斬波器的IGBT模塊時(shí)，應(yīng)十分重視IGBT模塊與散熱片的接觸面狀態(tài)和擰緊程度。為了減少接觸熱阻，Z好在散熱器與IGBT模塊間涂抹導(dǎo)熱硅脂。一般散熱片底部安裝有散熱風(fēng)扇，當(dāng)散熱風(fēng)扇損壞中散熱片散熱不良時(shí)將導(dǎo)致IGBT模塊發(fā)熱而發(fā)生故障。因此對散熱風(fēng)扇應(yīng)定期進(jìn)行檢查，一般在散熱片上靠近IGBT模塊的地方安裝有溫度感應(yīng)器，當(dāng)溫度過高時(shí)將報(bào)警或停止IGBT模塊工作。

　　可以看到斬波器的節(jié)能、安全、保護(hù)齊全等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在國家正在提倡節(jié)約型社會(huì)，企業(yè)正在提倡集約型企業(yè)。斬波器在電機(jī)車上的應(yīng)用，使得運(yùn)輸成本進(jìn)一步降低，經(jīng)濟(jì)效益明顯，達(dá)到了企業(yè)所期望的成本管控目的。

斬波器的作用

　　斬波器是一種把一定形式的直流電壓變換成負(fù)載所需的直流電壓的變流裝置。它通過周期性地快速開通、關(guān)斷，把輸入電壓斬成一系列的脈沖電壓，改變脈沖列的脈沖寬度或頻率可以調(diào)節(jié)輸出電壓的平均值，因此斬波器的基本作用是進(jìn)行直流電壓的變換，即調(diào)壓作用。

　　斬波器除了可以調(diào)節(jié)直流電壓外，還可以進(jìn)行調(diào)阻和調(diào)磁。由斬波器和一個(gè)固定電阻相并聯(lián)，通過斬波器的斬波作用，可以調(diào)節(jié)并聯(lián)等效電阻的阻值，這一過程稱為調(diào)阻。若將斬波器串聯(lián)在電機(jī)的勵(lì)磁回路中，通過斬波作用調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的磁場大小，這一過程稱為調(diào)磁。