逆變器原理圖_框圖.doc

車(chē)載逆變器的整個(gè)電路大體上可分為兩大部分，每部分各采用一只TL494或KA7500芯片組成控制電路，其中第一部分電路的作用是將汽車(chē)電瓶等提供的12V直流電，通過(guò)高頻PWM (脈寬調(diào)制)開(kāi)關(guān)電源技術(shù)轉(zhuǎn)換成30kHz50kHz、220V左右的交流電；第二部分電路的作用則是利用橋式整流、濾波、脈寬調(diào)制及開(kāi)關(guān)功率輸出等技術(shù)，將30kHz50kHz、220V左右的交流電轉(zhuǎn)換成50Hz、220V的交流電。圖1電路中，由芯片IC1及其外圍電路、三極管VT1、VT3、MOS功率管VT2、VT4以及變壓器T1組成12V直流變換為220V/50kHz交流的逆變電路。由芯片IC2及其外圍電路、三極管VT5、VT8、MOS功率管VT6、VT7、VT9、VT10以及220V/50kHz整流、濾波電路VD5VD8、C12等共同組成220V/50kHz高頻交流電變換為220V/50Hz工頻交流電的轉(zhuǎn)換電路，最后通過(guò)XAC插座輸出220V/50Hz交流電供各種便攜式電器使用。 圖1中IC1、IC2采用了TL494CN(或KA7500C)芯片，構(gòu)成車(chē)載逆變器的核心控制電路。TL494CN是專(zhuān)用的雙端式開(kāi)關(guān)電源控制芯片，其尾綴字母CN表示芯片的封裝外形為雙列直插式塑封結(jié)構(gòu)，工作溫度范圍為0-70，極限工作電源電壓為7V40V，最高工作頻率為300kHz。TL494芯片內(nèi)置有5V基準(zhǔn)源，穩(wěn)壓精度為5 V5 ，負(fù)載能力為10mA，并通過(guò)其14腳進(jìn)行輸出供外部電路使用。TL494芯片還內(nèi)置2只NPN 圖二 本逆變器輸入端為汽車(chē)蓄電池(+12V，4.5Ah)，輸出端為工頻方波電壓(50Hz，220V)。其系統(tǒng)主電路和控制電路框圖如圖1所示，采用了典型的二級(jí)變換，即DC/DC變換和DC/AC逆變。12V直流電壓通過(guò)推挽式變換逆變?yōu)楦哳l方波，經(jīng)高頻升壓變壓器升壓，再整流濾波得到一個(gè)穩(wěn)定的約320V直流電壓；然后再由橋式變換以方波逆變的方式，將穩(wěn)定的直流電壓逆變成有效值稍大于220V的方波電壓，以驅(qū)動(dòng)負(fù)載。為保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，分別采集了DC高壓側(cè)電壓信號(hào)、電流信號(hào)及蓄電池電壓信號(hào)，送入SG3525A，通過(guò)調(diào)整驅(qū)動(dòng)脈沖的占空比或關(guān)斷脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)、過(guò)流保護(hù)及欠壓保護(hù)等功能。圖1 系統(tǒng)主電路和控制電路框圖主要技術(shù)參數(shù)輸入電壓:DC 12V；輸出電壓:AC 220V5%，50Hz2%；額定功率:100W；保護(hù)功能:輸入直流極性接反保護(hù)，輸入欠壓保護(hù)，輸出過(guò)流保護(hù)。電路設(shè)計(jì)1 主控芯片SG3525ASG3525A是ST公司生產(chǎn)的脈沖寬度調(diào)制器控制集成電路,具有集成基準(zhǔn)電壓，振蕩器同步，軟啟動(dòng)時(shí)間控制，輸入欠電壓鎖定等功能。SG3525A的引腳如圖2所示。圖2 SG3525A引腳分布振蕩頻率的確定：振蕩頻率由三個(gè)外部元件RT、CT和RD設(shè)置，分別接在6、5、7引腳上。振蕩頻率為fOSC=1/CT(0.7RT +3RD)，其中，0.7RTCT為定時(shí)電容充電時(shí)間，3RDCT為定時(shí)電容放電時(shí)間。為了使分頻分相電路取得50Hz振蕩頻率，本設(shè)計(jì)設(shè)定振蕩頻率為 51.2kHz，取CT2000pF, RT=10k，RD=922。輸出脈寬的調(diào)整：PWM脈沖寬度由引腳9和引腳8中電平較低的一端控制。芯片內(nèi)部的誤差放大器U1將電壓反饋信號(hào)與基準(zhǔn)電壓信號(hào)偏差放大后送入比較器U2的反向輸入端，比較器正向輸入端的輸入則來(lái)自電容器CT上的鋸齒波，兩者做比較后輸出方波脈沖來(lái)控制SG3525A內(nèi)部輸出功放管的占空比（見(jiàn)圖3）。本設(shè)計(jì)中將8引腳經(jīng)電容接地，9引腳接DC/DC高壓直流電壓的反饋電壓，由此調(diào)整輸出直流電壓的穩(wěn)定。圖3中，U1為SG3525A中的誤差放大器，1、2、9分別為芯片管腳，R1R7、C1、C2均為外接電阻電容。SG3525A的16引腳輸出5V參考電壓。電阻R3、R4及U1構(gòu)成反比例運(yùn)算器，R4/R3為其靜態(tài)放大倍數(shù)，其值越大控制精度越高。但放大倍數(shù)太大將引起振蕩，因此引入C1和R5使誤差放大器成為不完全比例積分控制器，此時(shí)靜態(tài)誤差放大倍數(shù)不變，動(dòng)態(tài)誤差放大倍數(shù)減小，既不影響控制精度，又避免過(guò)沖引起振蕩。圖3 輸出直流高壓調(diào)節(jié)原理圖脈沖的關(guān)斷：當(dāng)10引腳加上高電平時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出脈沖的封鎖。本設(shè)計(jì)使用該項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)輸出過(guò)流過(guò)壓、輸入欠壓的保護(hù)。2 分頻分相電路由14級(jí)串行二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分配器CD4020B構(gòu)成分頻電路，分頻信號(hào)來(lái)自SG3525A的振蕩器輸出端引腳4。圖4中的A、B、C分別代表振蕩器脈沖經(jīng)8、9、10級(jí)分頻后的波形，其頻率分別為fA=fOSC/28, fB=fOSC/29, fC=fOSC/210。分相電路由單片兩輸入端四與非門(mén)CD4011BC及外圍器件組成，將信號(hào)ABC邏輯組合成逆變橋所需要的驅(qū)動(dòng)脈沖(A+B)C與(A+B)C信號(hào)。該驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有共同死區(qū)，信號(hào)頻率約為50Hz。圖4 分頻分相波形圖3 保護(hù)電路 輸入欠壓保護(hù)如圖5所示，D1為蓄電池極性反接保護(hù)。SG3525A的引腳16輸出參考電壓5V,取R3R4=10k。在正常情況下，U1的反相輸入端電壓大于正向輸入端電壓，U1輸出低電平，二極管D1、D2截止。當(dāng)蓄電池電壓低于10V時(shí)，比較器U1開(kāi)始工作，輸出由低電平變?yōu)楦唠娖剑珼2、D3導(dǎo)通，并把同相輸入端電位提升為高電平，使得U1一直穩(wěn)定輸出高電平，向SG3525A的引腳10輸出關(guān)斷信號(hào)。圖5 輸入欠壓保護(hù)電路 輸出電流過(guò)載保護(hù)如圖6所示，運(yùn)放U2及外圍電阻構(gòu)成反比例放大器，運(yùn)放U3及外圍電路構(gòu)成比較器。圖1中的R3為取樣電阻，取2.2，2W。當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)，該電阻的壓降U增大。圖6 輸出電流過(guò)載保護(hù)電路運(yùn)放U3正向輸入端輸入電壓為： U=(1+R2/R1)(R3/