基于TL494小功率逆變器設(shè)計(jì)

1、臨沂大學(xué)2015屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)2015 屆分類號(hào)：TM464 單位代碼：104520支近仗孕畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）基于TL494小功率逆變器設(shè)計(jì)姓名 王日健學(xué)號(hào)201309920312年 級(jí) 2013專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化系（院）汽車學(xué)院指導(dǎo)教師 謝印忠2015年4月1日摘要隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，逆變技術(shù)得到了快速發(fā)展，逆變器是一種應(yīng)用功率型 的半導(dǎo)體器件，能夠把直流電能轉(zhuǎn)變成交流電能的一種變流設(shè)備，用于交流負(fù)載 使用。因此，逆變技術(shù)在開發(fā)和運(yùn)用的領(lǐng)域中有著十分重要的地位。本設(shè)計(jì)思路是針對(duì)車載逆變器，系統(tǒng)地闡述了車載逆變器技術(shù)的產(chǎn)生背景，發(fā)展現(xiàn)狀、設(shè)計(jì)過程及廣泛應(yīng)用。該逆變器的核心控制電路采用了芯

2、片 TL494CN， 并且在電路中使用了高頻變壓器，極大地減少了該逆變器的成本及體積，逐步提 高了逆變器的性能。整個(gè)逆變電路將輸入的12V的直流電通過兩次變頻轉(zhuǎn)變成220V/50HZ的交流電后輸出，并且具有輸入/輸出過壓保護(hù)，以及過熱保護(hù)等功關(guān)鍵詞：車載逆變器；高頻變壓器；TL494CNiii臨沂大學(xué)2015屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)AbstractWith the progress of scie nee and tech no logy, inv erter tech no logy has bee n rapid developme nt. In verter is a kind of applic

3、ati on of power semic on ductor devices, which can transform into a DC power converter equipment AC power for AC load use. Therefore, the inv erter tech no logy has a very importa nt positi on in the field of developme nt and applicati on.This desig n is based on car in verter, systematically expo u

4、nds the backgro und of vehicle-m oun ted in verter tech no logy, the curre nt situati on of the developme nt, the design process and a wide range of applications. The core of the inverter control circuit adopted TL494CN chip, and the high frequency transformer is used in the circuit, greatly reduces

5、 the cost and volume of the inverter and gradually improve the performa nee of the inv erter. The inv erter circuit of the in put 12 V DC by twice freque ncy conv ersi on in to 220 V / 50 Hz alter nati ng curre nt output, with the in put/output overvoltage protecti on, and overheati ng protect ion f

6、un cti on.Keywords: Vehicle-m oun ted inv erter; High-freque ncy tran sformer; TL494CN5目錄1緒論1.1.1引言1.1.2 逆變技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1.1.3 逆變技術(shù)的分類 2.1.4逆變技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域3.2逆變器有關(guān)內(nèi)容的研究現(xiàn)狀 4.2.1逆變器主電路的基本形式 4.2.2逆變電源的選擇4.2.3逆變器功率開關(guān)器件5.3車載逆變電源工作原理 7.3.1 簡(jiǎn)述車載逆變器 7.3.2 TL494引腳功能及工作原理7.3.2.1 TL494 芯片簡(jiǎn)介 7.3.2.2 TL494芯片各引腳功能 8.3.2.3

7、 TL494 工作原理9.3.3逆變電路設(shè)計(jì) 113.3.1逆變電路部分 113.3.2保護(hù)電路部分154電路圖繪制和調(diào)試174.1 PROTEL99簡(jiǎn)介174.2電路圖繪制184.3 PCB 圖繪制9 184.4電路調(diào)試19結(jié)論20.參考文獻(xiàn)21附錄22.謝辭25.臨沂大學(xué)2015屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)1緒論1.1引言逆變器是把直流電能（電池、蓄電瓶）轉(zhuǎn)變成交流電能（一般為220V,50Hz正弦波）的電氣裝置，它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。簡(jiǎn)單地說，逆變器就是一種將低壓 （12V或24V或48V）直流電轉(zhuǎn)變?yōu)?20伏交流電的電子設(shè)備。因?yàn)槲覀兺ǔＪ菍?20伏交 流電整流變成直流電來使用，而逆變

8、器的作用與此相反，因此而得名。我們處在一個(gè)“移 動(dòng)”的時(shí)代，移動(dòng)辦公，移動(dòng)通訊，移動(dòng)休閑和娛樂。在移動(dòng)的狀態(tài)中，人們不但需要由 電池或電瓶供給的低壓直流電，同時(shí)更需要我們?cè)谌粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚?20伏交流電，逆變器就可以滿足我們的這種需求。近年來，電力電子技術(shù)發(fā)展迅猛，逆變器廣泛應(yīng)用于日常生活，車載系統(tǒng)，電子通 信等領(lǐng)域。現(xiàn)代社會(huì)中，隨著私家車的逐漸增加，在戶外需要使用的電子設(shè)備也越來越多， 例如車用音響、車用冰箱、筆記本電腦、 手機(jī)充電器以及各種電源適配器。 在發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)?乎每輛車都具備車載逆變電源。而在國(guó)內(nèi)配備這種轉(zhuǎn)換器的車輛還很少，另外每年汽車銷售量日益增加，因而車載逆變器在國(guó)內(nèi)將會(huì)有非

9、常大的市場(chǎng)前景。1.2逆變技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)逆變器是指整流器的逆向變換器，其作用是通過半導(dǎo)體功率開關(guān)器件的開通和關(guān)斷作 用，把直流電能變換成交流電能的一種電力電子變換器。逆變器的應(yīng)用將越來越重要。21 世紀(jì)是能源開發(fā)、資源利用與環(huán)境保護(hù)互相協(xié)調(diào)發(fā)展的世紀(jì)，能源的優(yōu)化利用與清潔能源 的開發(fā)，是能源資源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。具有世界三大能源之稱的石油、煤和天然氣等化石燃料將逐漸被耗盡， 氫能源與再生 能源將逐漸取代化石燃料而成為人類使用的主體能源， 這種能源的變遷將迫使發(fā)電方式產(chǎn) 生一次大變革，使用氫能源與再生能源的高效低污染燃料電池發(fā)電方式，將成為主體發(fā)電方式。因此，逆變技術(shù)在新

10、能源的開發(fā)和利用領(lǐng)域有著至關(guān)重要的地位。逆變器發(fā)展趨勢(shì)可以概括以下幾個(gè)方面。（1）高頻化。逆變電源的體積和重量主要是由儲(chǔ)能元件決定，因此逆變電源的小型化實(shí)質(zhì)上就是盡可能減小其中儲(chǔ)能元件的體積。所以當(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20KHz，用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計(jì)的 510%，其主要材料可以節(jié)約90% 甚至更高，還可以節(jié)電 30%以上。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高，逆變電 源的體積、重量也將會(huì)越來越小。在一定范圍內(nèi)，開關(guān)頻率的提高，不僅能有效地減小電 容、電感及變壓器的尺寸，而且還能夠抑制干擾，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。因此，高頻化是 逆變電源的主要發(fā)展方向。（2）低噪聲。逆變

11、器的缺點(diǎn)之一是噪聲大。單純地追求高頻化，噪聲也會(huì)隨之增大。采用部分諧振轉(zhuǎn)換回路技術(shù)，在原理上既可以提高頻率又可以降低噪聲。 所以，盡可能地 降低噪聲影響是逆變電源的又一發(fā)展方向。（3）模塊化。模塊化有兩方面的含義，包括功率器件的模塊化和電源單元的模塊化。常見的器件模塊，含有一單元、兩單元甚至六單元直至七單元。隨著電源技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路也集成到功率模塊中去， 構(gòu)成了智能化功率模塊，不但縮小了整機(jī) 的體積，而且也方便了整機(jī)的設(shè)計(jì)制造。（4）數(shù)字化?，F(xiàn)在數(shù)字式信號(hào)，數(shù)字電路越來越重要，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)也日趨完 善，顯示出越來越多的優(yōu)點(diǎn)，如便于計(jì)算機(jī)處理控制、避免模擬信號(hào)的畸變失真、提

12、高系 統(tǒng)抗干擾能力等，同時(shí)也為電源的并聯(lián)技術(shù)發(fā)展提供了方便。（5）高可靠性?？煽啃允撬须娏﹄娮友b置的生命線。我們知道，在一個(gè)系統(tǒng)中， 元件數(shù)量越少，可靠性越高。所以，在設(shè)計(jì)電源時(shí)，盡可能使用較少的元件，提高系統(tǒng)的 集成度。這樣就解決了電路復(fù)雜、 可靠性差的問題，同時(shí)也簡(jiǎn)化了電路，使系統(tǒng)的可靠性 得到了提高。（6）綠色化。隨著各種政策法規(guī)的出臺(tái)，對(duì)無污染電源的呼聲越來越高。為了使電 源系統(tǒng)綠色化，電源應(yīng)加裝高效濾波器，還應(yīng)在電網(wǎng)輸入端應(yīng)用功率因數(shù)校正技術(shù)和軟開關(guān)技術(shù)。節(jié)電也是綠色電源一個(gè)很重要的因素， 因?yàn)榘l(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因， 而 節(jié)電就意味著發(fā)電容量的節(jié)約。1.3逆變技術(shù)的分類逆變

13、技術(shù)的分類方式很多，主要分類方式如下。（1）按逆變器輸出交流的頻率分為：工頻（5060Hz）逆變、中頻（400Hz至肌十 kHz）逆變和高頻（幾十kHz到幾MHz）逆變。（2）按逆變器輸出交流能量的去向分為：無源逆變和有源逆變。（3）按逆變器輸出電壓的波形分為：正弦波逆變和非正弦波逆變。（4）按逆變器輸出交流的相數(shù)分為：?jiǎn)蜗嗄孀儭⑷嗄孀兒投嘞嗄孀?。?）按逆變器的直流電源的性質(zhì)分為：電壓源逆變和電流源逆變。（6）按逆變器的電路結(jié)構(gòu)分為：?jiǎn)味耸侥孀?、推挽式逆變、半橋式逆變和全橋式?變。（7） 按逆變器的功率開關(guān)管分為：大功率晶體管（GTR）逆變、晶閘管（SCR）逆 變、可關(guān)斷晶閘管（GTO）

14、逆變、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）逆變和絕緣柵雙極晶體 管（IGBT）逆變。（8） 按逆變器的控制方式分為：脈寬調(diào)制（PWM）逆變、脈頻調(diào)制（PFM）逆變和 數(shù)字逆變1.4逆變技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)代逆變技術(shù)3是一門實(shí)用技術(shù)，隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展和各行各業(yè)對(duì)電氣設(shè) 備控制性能要求的提高，逆變技術(shù)在許多領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。(1) 交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速運(yùn)用逆變技術(shù)將普通交流電網(wǎng)電壓變換成電壓和頻率均可調(diào)的交流電，對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無極調(diào)速。變頻調(diào)速技術(shù)在許多場(chǎng)合有廣泛的應(yīng)用，如風(fēng)機(jī)、水泵、機(jī)床、軋機(jī)、電 梯、傳動(dòng)、空調(diào)等的控制。(2) 電動(dòng)機(jī)制動(dòng)再生能量回饋交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)過程中都會(huì)處

15、于發(fā)電狀態(tài)而使直流母線電壓泵升。 采 用有源逆變系統(tǒng)將能量回饋至交流電網(wǎng)而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電阻能耗制動(dòng)， 既節(jié)約了電能，又提 高了安全性能。(3) 不間斷電源系統(tǒng)在許多領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備等都需要采用不間斷電源。 UPS主要由蓄電池和逆變器組成。逆變器具有能量雙向傳輸功能。在電網(wǎng)正常供電時(shí)， 逆變器處于整流狀態(tài)，給蓄電池充電；在電網(wǎng)斷電的情況下，逆變器處于逆變狀態(tài)，將蓄 電池中的直流電逆變成交流電供給用電設(shè)備。(4) 產(chǎn)生和利用磁場(chǎng)高頻和中頻加熱爐、電磁灶等設(shè)備利用逆變技術(shù)產(chǎn)生交流電，進(jìn)而產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，金屬在交變磁場(chǎng)中產(chǎn)生渦流而發(fā)熱，從而達(dá)到加熱的目的。磁懸浮列車是利用高尖技

16、術(shù)產(chǎn)生一種磁場(chǎng)，使列車車輪和鐵軌不完全接觸，減小摩擦， 提高牽引效率。其中就利用了逆變技術(shù)。(5) 通信開關(guān)電源通信電源包括一次電源和二次電源。一次電源由帶逆變器的開關(guān)電源替代傳統(tǒng)整流式 電源，而二次電源一般都是逆變式開關(guān)電源。(6) 變頻電源我國(guó)采用的是50Hz的交流電。我國(guó)在生產(chǎn)出口外銷的家電電器、電動(dòng)機(jī)等產(chǎn)品時(shí)， 在調(diào)試、檢測(cè)、老化過程中需要大量的 60Hz的交流電源。采用逆變技術(shù)就可以設(shè)計(jì)出這 種電源。除了以上列舉的領(lǐng)域之外，還有航空逆變器、艦船逆變器、電力控制、交直流配電控 制、機(jī)器人、工業(yè)控制機(jī)、影視設(shè)備、充電裝置、武器系統(tǒng)等等，另外還有許多應(yīng)用領(lǐng)域 我們尚不太清楚。2逆變器有關(guān)內(nèi)

17、容的研究現(xiàn)狀2.1逆變器主電路的基本形式常用逆變器主電路的基本形式有三種分類方法：按相數(shù)分類，可分為單相逆變電路和 三相逆變電路；按直流側(cè)電源性質(zhì)的不同分類，可分為電壓源逆變電路( Voltage Source Type InverterVSTI)和電流源逆變電路(Current Source Type InverteCSTI)；按電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以分為單端正激(Single-ended forward)單端反激(Single-ended flyback)、 升壓(Boost)式、降壓(Buck)式、推挽(Pull-push)式、半橋(Half-bridge)式、全橋(Full-bridge)

18、 式等。理想的逆變器，從直流變換到交流時(shí)功率為恒值而沒有脈動(dòng)， 直流電壓波形和電流波 形中也不會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。而在實(shí)際的逆變電路中，因?yàn)槟孀兤鞯拿}動(dòng)數(shù)值有限，因而逆變功 率是脈動(dòng)的。當(dāng)逆變器的逆變功率的脈動(dòng)波形由直流電流來體現(xiàn)時(shí)， 稱之為電壓源型逆變 器，直流電源是恒壓源。電壓源型逆變器直流側(cè)有較大的濾波電容。 當(dāng)逆變器的逆變功率 的脈動(dòng)波形由直流電流來體現(xiàn)時(shí)， 稱之為電流源型逆變器，直流電源是恒流源。電流源型 逆變器直流側(cè)接有較大的濾波電感。此外，控制逆變器輸出量(電流或電壓)有兩種方法，一種是脈沖幅度調(diào)制 PAM，其 特點(diǎn)是保持脈沖寬度不變而改變脈沖幅值；另一種是脈沖寬度調(diào)制PWM，其特點(diǎn)是保

19、持脈沖幅值不變而改變脈沖寬度。逆變器按主電路形式分類如圖2-1所示:半橋式推挽式廣電壓型逆變器彳1三相J單相1電流型逆變器 Y三相單相半橋式全橋式逆變器圖2-1逆變器分類示意圖全橋式2.2逆變電源的選擇逆變電源的構(gòu)成除了包括逆變電路和控制電路外，還要有輸入、輸出電路、輔助電路和保護(hù)電路。小容量逆變電源因?yàn)檩敵鋈萘啃?，電壓和電流不大，因此開關(guān)器件多選用電 力MOSFET。而大容量正弦波輸出的逆變電源因其電壓電流一般都比較大，因此多采用 IGBT作為它的開關(guān)器件。在PWM逆變器中，軟開關(guān)技術(shù)的研究目的是要實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制 軟開關(guān)技術(shù)，就是將軟開關(guān)技術(shù)引進(jìn)到PWM逆變器中，使它既能保持原來的優(yōu)點(diǎn)，又能

20、實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)工作。逆變電源的選擇需要注意以下幾點(diǎn)：（1）額定輸出電壓：在規(guī)定的輸入直流電壓允許的波動(dòng)范圍內(nèi)，它表示逆變器應(yīng)能輸出的額定電壓值。對(duì)輸出額定電壓值的穩(wěn)定準(zhǔn)確度一般有如下規(guī)定：在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電壓波動(dòng)范圍應(yīng) 有一個(gè)限定，例如其偏差不超過額定值的土 3%或5%。在負(fù)載突變或有 其他干擾因素影響的動(dòng)態(tài)情況下，其輸出電壓偏差不應(yīng)超過額定值的土8%或土 10%。（2）輸出電壓的波形失真度：當(dāng)逆變器輸出電壓為正弦度時(shí)，應(yīng)規(guī)定允許的最大波形失真度（或諧波含量）。通常以輸出電壓的總波形失真度表示，其值不應(yīng)超過5%（單相輸出允許10%）。（3）額定輸出電流：表示在規(guī)定的負(fù)載功率因數(shù)范圍內(nèi)逆變器的額定輸出

21、電流。有些逆變器產(chǎn)品給出的是額定輸出容量，其單位以 VA或KVA表示。逆變器的額定容量是 當(dāng)輸出功率因數(shù)為1（即純阻性負(fù)載）時(shí)，額定輸出電壓為額定輸出電流的乘積。（4）額定輸出效率：逆變器的效率是在規(guī)定的工作條件下，其輸出功率對(duì)輸入功率之比，以表示。逆變器在額定輸出容量下的效率為滿負(fù)荷效率，在10%額定輸出容量的效率為低負(fù)荷效率。（5）保護(hù)：過電壓保護(hù)：對(duì)于沒電壓穩(wěn)定措施的逆變器，應(yīng)有輸出過電壓防護(hù)措施， 以使負(fù)載免受輸出過電壓的損害。過電流保護(hù)：逆變器的過電流保護(hù)，應(yīng)能保證在負(fù)載發(fā)生短路或電流超過允許值時(shí)及 時(shí)動(dòng)作，使其免受浪涌電流的損傷。（6）噪聲：電力電子設(shè)備中的變壓器、濾波電感、電磁開

22、關(guān)及風(fēng)扇等部件均會(huì)產(chǎn)生 噪聲。逆變器正常運(yùn)行時(shí)，其噪聲應(yīng)不超過 80dB，小型逆變器的噪聲應(yīng)不超過 65dB。 2.3逆變器功率開關(guān)器件下面介紹當(dāng)前主要功率開關(guān)器件的特性及其應(yīng)用情況。（1）晶閘管：這是最早應(yīng)用的一種功率開關(guān)器件，其特點(diǎn)是功率最大，應(yīng)用最廣。 普通型SCR的電壓高達(dá)6000V，電流達(dá)數(shù)千安培，自身正向壓降約為 1.5V，開通僅需要 在控制級(jí)上加一個(gè)小觸發(fā)脈沖即可，但關(guān)斷時(shí)必須用電感、電容和輔助開關(guān)器件組成的強(qiáng) 迫換向電路。其工作頻率不大于400Hz。由于其工作頻率低，關(guān)斷電路復(fù)雜，效率低，功 耗大，因此在PWM調(diào)制中產(chǎn)生的正弦波不夠完善，并且噪聲大。目前，逆變器中已經(jīng)基本不再用

23、SCR作為功率開關(guān)器件，SCR主要用做UPS的靜態(tài)開關(guān)。（2）功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）：功率MOSFET是一種全控型三端開關(guān)器件。其特 點(diǎn)是開關(guān)速度快，安全工作區(qū)寬，熱穩(wěn)定性好，線性控制能力強(qiáng)，采用電壓控制，易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控，因此常常作為開關(guān)器件實(shí)現(xiàn)電量的逆轉(zhuǎn)換。 MOSFET的缺點(diǎn)是輸入阻抗高，抗 靜電干擾能力差，承載能力和工作電壓比較低，多用于電壓為 500V以下的低功率高頻開 關(guān)逆變器。由于受功率的限制，因此它只適用于小功率逆變器。（3）BJT （功率GTR）晶體管：BJT直到1985年實(shí)現(xiàn)達(dá)林頓模塊后才達(dá)到 300A、 1000V和增益100的水平。大功率晶體管開關(guān)時(shí)間為1.5US降為

24、1.5V。若采用多重達(dá)林頓晶體管提高增益，則開關(guān)時(shí)間增長(zhǎng)，自身電壓降會(huì)增大。由于其開通狀態(tài)必須飽和，因此 電流增益很低，往往要求驅(qū)動(dòng)電路輸出很大的電流， 是功率消耗增大，在20世紀(jì)80年代 中期，它曾用于中小功率逆變器中，現(xiàn)在已經(jīng)基本不使用了。（4）絕緣柵雙極晶體管（IGBT）： IGBT是一種新發(fā)展起來的復(fù)合型功率開關(guān)器件，它既有單極型電壓驅(qū)動(dòng)的MOSOFT的優(yōu)點(diǎn)，又結(jié)合了雙極型開關(guān)器件 BJT耐高壓，電流 大的優(yōu)點(diǎn)。其開關(guān)速度顯然比功率 MOSFET低，但遠(yuǎn)高于BJT，又因?yàn)樗请妷嚎刂破骷?，故控制電路?jiǎn)單、穩(wěn)定性好。IGBT的最高電壓為1200V，最大電流為1000A，工作 頻率高達(dá)10

25、00kHz。它具有電壓控制和開關(guān)時(shí)間（約為 300ns）極短的優(yōu)點(diǎn)。其正向壓降 約為3V。在現(xiàn)代的UPS中IGBT普遍被用作逆變器或整流器開關(guān)器件。 它是全控型開關(guān)器件,通過數(shù)控技術(shù)控制IGBT的通斷，能有效地將輸入電壓與輸入電流保持同步， 是功率因數(shù) 等于1，從而減小了 UPS整流器對(duì)市電電源的干擾。IGBT的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、等效電路及電氣 符號(hào)如圖2-2所示：卜丨柵極GGGF，28集電極C（a）內(nèi)部結(jié)構(gòu)（b ）等效電路（c）電氣符號(hào)圖2-2 IGBT的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、等效電路及電氣符號(hào)3車載逆變電源工作原理3.1簡(jiǎn)述車載逆變器車載逆變器(電源轉(zhuǎn)換器、Power Inverter)是一種能夠?qū)?2V直流

26、電轉(zhuǎn)變成220V交 流電，供一般家用電器使用，是一種比較便捷的車用電源轉(zhuǎn)換器。在國(guó)外車載電源逆變器非常受歡迎。由于汽車的普及率上升，外出工作或旅游即可用逆變器連接蓄電池帶動(dòng)電器 及各種設(shè)備工作。隨著中國(guó)加入WTO后，中國(guó)市場(chǎng)私家車越來越多，因此，車載逆變器電源作為一種電能轉(zhuǎn)換器，會(huì)給我們的生活帶來很多的便利，是一種常備的車用汽車電 子設(shè)備。車載逆變器通過點(diǎn)煙器可以輸出 20W、40W、80W、120W直到150W功率規(guī)格 的電能。把家用電器連接到電源轉(zhuǎn)換器的輸出端， 就能在汽車內(nèi)使用各種電器設(shè)備就像在 家里使用一樣方便。目前市場(chǎng)上銷售量最大、最常見的車載逆變器的輸出功率為70W150W，逆變器

27、電路中主要采用TL494或KA7500芯片為核心的PWM脈寬調(diào)制電路。3.2 TL494引腳功能及工作原理3.2.1 TL494芯片簡(jiǎn)介TL494芯片于80年代初由德州儀器(Texas Instruments)公司設(shè)計(jì)并推出，推出后 立刻得到市場(chǎng)的廣泛好評(píng)，尤其是在 PC機(jī)的ATX半橋電源上。直至今日，仍有相當(dāng)比 例的PC機(jī)電源基于TL494芯片。多年來，作為最廉價(jià)的雙端 PWM芯片，TL494在雙端 拓?fù)洌缤仆旌桶霕蛑袘?yīng)用極多。由于其較低的工作頻率以及單端的輸出端口特性，它常配合功率雙極性晶體管(BJT)使用，如用于配合功率 MOSFET則需外加電路。TL494 已成為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)芯片，由

28、很多家集成電路廠商生產(chǎn)。它也被命名為其他型號(hào)，如飛兆(Fairchild，又稱仙童)公司將它的 TL494兼容芯片命名為KA7500。TL494是一種頻率恒定的脈寬調(diào)制電路，它包含了開關(guān)電源控制所需的全部功能， 廣泛應(yīng)用于單端正激的雙管式、半橋式、全橋式開關(guān)電源。TL494有SO-16和PDIP-16兩種封裝形式，以滿足不同場(chǎng)合的要求。其主要特性如下：(1) 集成了全部的脈寬調(diào)制電路。(2) 片內(nèi)置線性鋸齒波振蕩器，外置振蕩元件僅兩個(gè)(一個(gè)電阻和一個(gè)電容)。(3) 內(nèi)置誤差放大器。(4) 內(nèi)置5V參考基準(zhǔn)電壓源。(5) 可調(diào)整死區(qū)時(shí)間。(6) 內(nèi)置功率晶體管可提供500mA的驅(qū)動(dòng)能力。(7)

29、有推或拉兩種輸出方式。3.2.2 TL494芯片各引腳功能TL494芯片管腳如圖3-1所示:12345678運(yùn)放1同向輸入端運(yùn)放1反向輸入端補(bǔ)償端死區(qū)電壓控制端定時(shí)電容端定時(shí)電阻端地內(nèi)部三極管集電極TL49416151413121110運(yùn)放2同向輸入端 運(yùn)放2反向輸入端 基準(zhǔn)電壓輸出端 輸出方式控制端 電源端內(nèi)部三極管集電極 內(nèi)部三極管發(fā)射極 內(nèi)部三極管發(fā)射極圖3-1 TL494芯片管腳圖TL494為雙列直插式結(jié)構(gòu)，其中1、2、15、16引腳分別為內(nèi)部?jī)蓚€(gè)運(yùn)算放大器的輸 入端，3引腳為補(bǔ)償端，4引腳為死區(qū)電壓控制端，5、6引腳外接振蕩定時(shí)元件，7引腳 為地，8、9、10、11引腳分別為內(nèi)部一個(gè)

30、啟動(dòng)管的集電極和發(fā)射極,12引腳為供電端,13 引腳為輸出方式控制端，接低電平時(shí)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)三極管同時(shí)導(dǎo)通和截止，接高電平時(shí)內(nèi)部?jī)?個(gè)三極管輪流導(dǎo)通和截止，14引腳為基準(zhǔn)電壓輸出端，輸出5V基準(zhǔn)電壓，可輸出10mA 的驅(qū)動(dòng)電流。TL494內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3-2所示:8C19E111C210E212VCC第（1）腳為第一組誤差放大器的同相輸入端。第（2）腳為第一組誤差放大器的反相輸入端。 從第（14）腳輸出的5V基準(zhǔn)電壓經(jīng)R14、 R20分壓得到約4V的電壓，與第（1）腳電壓進(jìn)行比較。由于輸+5V電壓升高時(shí)第（1）腳 取樣，電壓成比例升高，當(dāng)此電壓超過 4V時(shí)，誤差放大器輸出高電平，通過IC內(nèi)部比較

31、器控制輸出，脈寬減小，以使5V電壓下降，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。第（3）腳為第一誤差放大器輸出的引出端。外接C19、C20、C21、R11組成的頻率校正網(wǎng)路，以防止放大器發(fā)生自激。第（4）腳為死區(qū)控制端。當(dāng)IC工作在推挽狀態(tài)時(shí)，其兩組輸出脈沖使兩只推挽開關(guān) 管依次導(dǎo)通和關(guān)斷。為了避免開關(guān)管的滯事效應(yīng)造成瞬間導(dǎo)通而擊穿開關(guān)管，在脈沖的序 列之間留有一定的空隙，稱為死區(qū)。改變第（4）腳的電壓，可改變死區(qū)時(shí)間。當(dāng)?shù)冢?） 腳電壓大于5V基準(zhǔn)電壓時(shí)，輸出脈沖關(guān)斷。在05V，死區(qū)時(shí)間成比例增大。第（5）腳為內(nèi)部振蕩電路，外接定時(shí)電容 C18。第（6）腳為外接定時(shí)電阻R9。此RC的值決定TL494輸出脈沖的重復(fù)頻

32、率，其值為FKHz=1.2/R歐姆.C （UF）。按圖中數(shù)據(jù)，此電源的工作頻率為 30KHz。第（7）腳為共地端，也是供電的負(fù)極端。第（8）（ 11）腳為兩路輸出放大管的集電極。第（9）（ 10）腳為內(nèi)部驅(qū)動(dòng)放大管的發(fā)射極，接地。第（12）腳為供電端，其允許輸入電壓可達(dá) 840V，因此無需外部穩(wěn)壓器。第（13）腳為工作狀態(tài)設(shè)定端。當(dāng)?shù)冢?3）腳為5V基準(zhǔn)電壓時(shí)，兩路輸出脈沖相差 180度，每路輸出量200mA的驅(qū)動(dòng)電流，用于驅(qū)動(dòng)推挽或半橋、橋式電路。當(dāng)?shù)冢?3）腳 接地時(shí)，兩路輸出脈沖為同相位，為840V時(shí)，第（14）腳均輸出50.25V的穩(wěn)定基準(zhǔn)電 壓。第（14）腳為內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源。在lc供

33、電組誤差放大器的反向輸入端，在該電源中作 為過流保護(hù)取樣輸入。3.2.3 TL494 工作原理TL494芯片的內(nèi)部電路由鋸齒波振蕩器 、兩個(gè)誤差比較器、5V直流基準(zhǔn)電源、死區(qū) 時(shí)間比較器、欠壓封鎖電路、脈寬調(diào)制比較器以及輸出電路等組成。（1）鋸齒波振蕩器TL494內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器，產(chǎn)生 0.33V的鋸齒波。振蕩頻率可通過外部的一 個(gè)電阻Rt和一個(gè)電容Ct進(jìn)行調(diào)節(jié)，這兩個(gè)元件接在對(duì)應(yīng)端與地之間。取值范圍：Rt： 5100Q, Ct: 0.0010.1uF。振蕩頻率：f=1/RTCT。形成的信號(hào)為鋸齒波。最大頻率可以達(dá) 到500kHz。(2) 5V直流基準(zhǔn)電源TL494內(nèi)置了基于帶隙原理的基

34、準(zhǔn)電源，這個(gè)5V直流基準(zhǔn)電源用于提供芯片需要的偏置電流。如13腳接高電平時(shí)，及誤差放大器等可以使用它。基準(zhǔn)電源精度為5%,電流能力10mA，溫度范圍070度。TL494極限參數(shù)如表3-1所示：表3-1 TL494的極限參數(shù)TL494的極限參數(shù)名稱代號(hào)極限值單位工作電壓Vcc42V集電極輸出電壓VC1 VC242V集電極輸出電流IC1|C2500mA放大器輸入電壓范圍Vir-0.3V -0.5 VV功耗Pd100mW熱阻Rbja800C工作結(jié)溫Tj1250C額定環(huán)境溫度Ta400C(3)死區(qū)時(shí)間比較器死區(qū)時(shí)間由Dead Time Control引腳4設(shè)置，它通過一個(gè)比較器對(duì)脈沖觸發(fā)器實(shí)行干擾，

35、限制最大占空比。這一部分用于通過0-4V直流電壓來調(diào)整占空比。當(dāng)4腳預(yù)加電壓抬高時(shí)， 與振蕩鋸齒波比較的結(jié)果，將使得 D觸發(fā)器CK端保持高電平的時(shí)間加寬。該電平同時(shí)經(jīng) 過反相，使輸出晶體管基極為低，鎖死輸出。4腳電位越高，死區(qū)時(shí)間越寬，占空比越小。 由于預(yù)加了 0.12V直流。所以，限制了死區(qū)時(shí)間最小不能小于 4%,即單管工作時(shí)最大占空 比96%,推挽輸出時(shí)最大占空比為48%。死區(qū)時(shí)間比較器單獨(dú)作用時(shí)的相關(guān)波形如圖3-3所示：Vq t圖3-3引腳4輸出波形（4）PWM比較器及其調(diào)節(jié)過程由兩個(gè)誤差放大器輸出及3腳（PWM比較輸入）控制。當(dāng)3端電壓加到3.5VDC時(shí)，基 本可以使占空比達(dá)到0,作用

36、和4腳類似。但此引腳真正的作用是外接 RC網(wǎng)絡(luò)，用做誤差 放大器的相位補(bǔ)償。常規(guī)情況下，在誤差放大器輸出升高時(shí)，增加死區(qū)時(shí)間，縮小占空比；反之，占空比 增加。作用過程和4腳的死區(qū)控制相同，從而實(shí)現(xiàn)反饋的 PWM調(diào)節(jié)。0.7VDC的電壓提高 了鋸齒波，使得PWM調(diào)節(jié)后的死區(qū)時(shí)間相對(duì)變窄。如果把3腳比做4腳，則PWM比較器的作用波形和圖3-3類似。然而，該比較器的占空 比調(diào)節(jié)，要在死區(qū)時(shí)間比較器的限制范圍內(nèi)起作用。 單管工作方式時(shí)，Vck直接控制輸出， 輸出開關(guān)頻率與振蕩器相同。當(dāng)13腳電位為高時(shí)，封鎖被取消，觸發(fā)器的 Q、Q端，分別 控制兩個(gè)輸出晶體管輪流導(dǎo)通，頻率是單管方式的一半。（5）誤差放

37、大器兩個(gè)誤差放大器用于電源電壓反饋和過流保護(hù)。 這兩個(gè)放大器以或的關(guān)系，同時(shí)接到 PWM比較器同相輸入端。反饋信號(hào)比較后的輸出，送 PWM比較器，以和鋸齒波比較，進(jìn) 行PWM調(diào)節(jié)。由于放大器是開環(huán)的，增益達(dá)到95dB。加之輸出點(diǎn)3被引出，使用時(shí)，設(shè)計(jì)者可以根 據(jù)需要靈活使用。（6）UC封鎖電路用于欠壓封鎖，當(dāng)Vcc低于4.9VDC，或者內(nèi)部電源低于3.5VDC時(shí)，CK端被鉗制為高 電平，從而使輸出封鎖，達(dá)到保護(hù)作用。（7）輸出電路輸出電路有兩個(gè)輸出晶體管，單管電流500mA。其工作狀態(tài)由13腳（輸出控制）來決定。當(dāng)13腳接低電平時(shí)，通過與門封鎖了 D觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)信號(hào)輸出，此時(shí)兩個(gè)晶體管狀態(tài)由 P

38、WM比較器及死區(qū)時(shí)間比較器直接控制， 二者完全同步，用于控制單管開關(guān)電源。當(dāng)然, 此時(shí)兩個(gè)輸出也允許并聯(lián)使用，以獲得較大的驅(qū)動(dòng)電流。當(dāng)13腳接高電平時(shí)，D觸發(fā)器起作用，兩個(gè)晶體管輪流導(dǎo)通，用于驅(qū)動(dòng)推挽或橋式變換器。3.3逆變電路設(shè)計(jì)3.3.1逆變電路部分本設(shè)計(jì)思路是先將12V的直流電逆變?yōu)?20V/50HZ的交流電（DC/AC），然后利用橋 式整流和電容的充電快放電慢的特性整流出 220V的直流電（AC/DC），最后再逆變?yōu)?220V/50HZ交流電，由XAC插座輸出到負(fù)載上。電路圖如圖 3-4所示。下面將把整個(gè)電路原理圖按三個(gè)主要逆變部分詳細(xì)說明)N1+IN1-反1W蘇卜uw 出柚 CTV.

39、ti圖3-4逆變電路原理圖(1) DC/AC逆變電源部分DC/AC逆變電源電路如圖3-5所示：圖3-5 DC/AC部分電路圖12V直流電到220V/50KHZ交流電部分由圖3-5中TL494CN芯片Ici控制晶體三極管VT1、VT3和場(chǎng)效應(yīng)管VT2、VT4和變壓器共同完成。Ici的5腳外接電容C4和6腳外接電阻R7為脈寬調(diào)制器的定時(shí)元件，脈寬調(diào)制頻率為 F=1.1/(0.0047 43)KHz=50KHz，即Ici控制VT1、VT2、VT3、VT4工作在50KHz的頻率。C正向輸入時(shí)，|C1內(nèi)置三極管 VT1工作在放大狀態(tài)，VT2工作在截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)IC1的9腳外圍晶體二極管VD3導(dǎo)通, 因此

40、場(chǎng)效應(yīng)管VT2柵極電壓達(dá)到一定值，VT2為飽和導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)IC1內(nèi)置三極管VT1 工作在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，Id的9腳外圍晶體二極管VD3截止，VT3基極為低電平，所以VT3 為飽和導(dǎo)通狀態(tài)，VT3為飽和導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，VT4因柵極無正偏壓而處于截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí) 直流電經(jīng)變壓器初級(jí)線圈上半部分通過 VT2接地，經(jīng)過變壓器放大形成上半周期電流。當(dāng)IC1反向輸入時(shí)，同理Ic1控制場(chǎng)效應(yīng)管VT2截止、VT4飽和導(dǎo)通，此時(shí)直流電經(jīng)變壓 器初級(jí)線圈下半部分通過 VT4接地，經(jīng)過變壓器放大形成下半周期電流。因此，經(jīng)變壓 器初級(jí)線圈的電流相當(dāng)于12V/50KHZ的交流電，變壓器次級(jí)輸出為220V/50KHZ交流電 先將1

41、2V直流電逆變?yōu)?2V/50KHZ交流電的目的有兩個(gè)：一、可以將變壓器做的很小很 輕；二、人耳能聽見的最高頻率為 20KHZ，小于20KHZ人耳將會(huì)聽見吱吱的聲音。（2）AC/DC逆變電源部分AC/DC逆變電路如圖3-6所示：圖3-6 AC/DC部分電路圖為了滿足大功率場(chǎng)效應(yīng)管 VT6、VT9能正常工作，再將220V/50KHZ交流電用橋式 整流法逆變?yōu)?20V支流電，圖3-6將完成這部分功能。此部分功能由VD5、VD6、VD7、 VD8，C12共同組成橋式整流，利用電容充電快放電慢的特性整流出220V直流電。橋式整流的工作原理是，四個(gè)整流二極管組成一個(gè)電橋，變壓器次級(jí)線圈和C12接到電橋的兩

42、個(gè)對(duì)角線位置。當(dāng)T1輸出為正半周期時(shí)，二極管 VD8和VD5導(dǎo)通，VD6和VD7截 止，電流沿VD5經(jīng)VD8指向電容C12；當(dāng)T1輸出為負(fù)半周期時(shí)，VD8和VD5截止， VD6和VD7導(dǎo)通狀態(tài)，電流沿 VD6經(jīng)VD7流向C12，由于T1輸出的2個(gè)半周期中經(jīng) 過電容C12的電流方向相同，實(shí)現(xiàn)了全波整流，再利用電容的充電快放電慢的特性，成 功將電流整流為直流（220V直流電）。（3）DC/AC逆變部分DC/AC逆變電路如圖3-7所示：I1,圖3-7 DC/AC部分電路圖最后由TL494CN芯片的5腳外接點(diǎn)容C8和6腳外接電阻R14決定脈寬頻率為F=1.1/(0.1 220)KHz=50Hz，控希9

43、 VT5、VT8、VT6、VT9 工作在 50Hz 的頻率下，將 220V 直流電逆變?yōu)?20V/50HZ的交流電，圖3-7將完成這部分功能。TL494正向時(shí)，Ic2控制 VT5為飽和導(dǎo)通狀態(tài)，VT8為截止?fàn)顟B(tài)，由于VT5為飽和導(dǎo)通狀態(tài)，則VT6為飽和導(dǎo)通 狀態(tài)。由于VT8處于截止?fàn)顟B(tài)，VT9因柵極無正偏壓而處于截止?fàn)顟B(tài)，同時(shí) VT7因柵極 無正偏壓而處于截止?fàn)顟B(tài)，VT10為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)220V直流電經(jīng)VT6沿XAC插 座到負(fù)載再經(jīng)VT10接地，形成正半周期電流；反向時(shí)，IC2控制VT5為截止?fàn)顟B(tài)，VT8 為飽和導(dǎo)通狀態(tài)，由于 VT5為截止?fàn)顟B(tài)，則VT6因柵極無正偏壓而處于截止?fàn)顟B(tài)，由于

44、 VT8為飽和導(dǎo)通狀態(tài)，VT9處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，同時(shí) VT10處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，VT7因 柵極無正偏壓而處于截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí) 220V直流電經(jīng)VT9沿XAC插座到負(fù)載再經(jīng)VT7 接地，形成負(fù)半周期電流；這樣接可將220V直流電成功轉(zhuǎn)變?yōu)?20V/50HZ交流電輸出供 負(fù)載使用。3.3.2保護(hù)電路部分圖3-4中|C1、|C2采用兩只TL494CN芯片構(gòu)成了該逆變電源的核心控制電路。TL494CN 是專用的雙端式開關(guān)塑封結(jié)構(gòu)，工作溫度范圍為070C,極限工作電源電壓為740V， 最高工作頻率為300KHz。TL494CN芯片內(nèi)置5V基準(zhǔn)源，穩(wěn)壓精度為5V 5%,負(fù)載能力為10mA，通過其14 腳輸出

45、供外部電路使用。TL494CN芯片還內(nèi)置2只NPN功率輸出管，可提供500mA的 驅(qū)動(dòng)能力。TL494CN內(nèi)部電路如圖3-2所示。圖3-4電路中Ici的15腳外圍電路R1、C1組成上電軟啟動(dòng)電路9，上電時(shí)電容C1 兩端的電壓由0V逐步升高，當(dāng)C1端電壓達(dá)到5V以上時(shí)，允許lei內(nèi)部的脈寬調(diào)制電路 開始工作。當(dāng)電源斷電后，C1通過電阻R2放電，保證下次上電時(shí)軟啟動(dòng)電路能正常工 作。IC1的15腳外圍電路的R1、R2、Rt組成的過熱保護(hù)電路，Rt為正溫度系數(shù)熱敏電 阻，常溫阻值可在150300歐姆范圍內(nèi)任選，適當(dāng)選大些可提高過熱保護(hù)電路啟動(dòng)的敏 感度。IC1的15腳的對(duì)地電壓值U是一個(gè)比較重要的參

46、數(shù)，圖3-4電路中U = VccR2/(R1+R2 + Rt) V，常溫下的計(jì)算值為 U = 6.2V。結(jié)合圖3-2、圖3-4可知，正常工作情況下要求 IC1的15腳的電壓應(yīng)略高于16腳電壓(芯片的14腳相連為5V )，常溫下6.2V大小正好 滿足要求，并略留有一定的余量。當(dāng)電路工作異常的時(shí)候，MOS功率管10VT2或VT4的溫度大幅提高，熱敏電阻 Rt 的阻值超過4K歐姆時(shí)，Ic1內(nèi)部比較器1的輸出將由低電平翻轉(zhuǎn)為高電平，Ic1的3腳也 隨即轉(zhuǎn)為高電平狀態(tài)，致使芯片內(nèi)部的PWM比較器、或門、或非門輸出均發(fā)生翻轉(zhuǎn)，Ic1 內(nèi)置功率管輸出三極管 VT1和三極管VT2均轉(zhuǎn)為截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)IC1內(nèi)的兩

47、只功率輸出管 截止時(shí)，圖3-4電路中的VT1、VT3將因基極為低電平而飽和導(dǎo)通，VT1、VT3導(dǎo)通后，功率管VT2和VT4因柵極無正偏壓而處于截止?fàn)顟B(tài)，逆變電源電路停止工作。IC1的1腳外圍電路的DZ1、R5、VD1、C2、R6構(gòu)成12V輸入電源過壓保護(hù)電路。 穩(wěn)壓管DZ1的穩(wěn)壓值決定了保護(hù)電路的啟動(dòng)門限電壓值，VD1、C2、R6還組成保護(hù)狀態(tài)維持電路，只要發(fā)生瞬間的輸入電壓過壓現(xiàn)象， 保護(hù)電路就會(huì)啟動(dòng)并維持一段時(shí)間， 以確 保后級(jí)功率輸出管的安全?？紤]到汽車行駛過程中電瓶電壓的正常變化幅度大小，通常將 穩(wěn)壓管DZ1的穩(wěn)壓值選為15V或者16V較為合適。IC1的3腳外圍電路的C3、R5時(shí)構(gòu)成上

48、電軟啟動(dòng)時(shí)間維持以及電路保護(hù)狀態(tài)維持的 關(guān)鍵性電路。實(shí)際上不管是電路軟啟動(dòng)的控制還是保護(hù)電路的啟動(dòng)控制，其最終結(jié)果均反映在I的3腳的電平狀態(tài)上。當(dāng)電路上電或保護(hù)電路啟動(dòng)時(shí)，IC1的3腳為高電平，對(duì)電 容C3沿R5支路進(jìn)行充電。當(dāng)致使保護(hù)電路啟動(dòng)的誘因消失后，C3通過R5支路進(jìn)行放電，因放電所需時(shí)間較長(zhǎng)，故電路的保護(hù)狀態(tài)仍得以維持一段時(shí)間。當(dāng)IC1的3腳為高電平時(shí)，將沿R8、VD4支路對(duì)電容C7進(jìn)行充電，同時(shí)將電容C7 兩端的電壓提供給IC2的4腳，使IC2的4腳保持為高電平狀態(tài)。從圖3-2的芯片內(nèi)部電路 可知，當(dāng)4腳為高電平時(shí)，將抬高芯片內(nèi)死區(qū)時(shí)間比較器同相輸入端的電位， 使該比較器 輸出保持

49、為恒定高電平，經(jīng)或門、或非門后使內(nèi)置的三極管 VT1和三極管VT2均截止。 當(dāng)|C2內(nèi)置三極管VT1和三極管VT2截止時(shí)，圖3-4電路中的VT5和VT8處于飽和導(dǎo)通 狀態(tài)，VT5、VT8導(dǎo)通后，后級(jí)的MOS管VT6和VT9將因柵極無正偏壓而都處于截止 狀態(tài)，逆變電源電路停止工作。lei的5腳外接電容C4和6腳外接電阻R7為脈寬調(diào)制器的定時(shí)元件，所決定的脈寬 調(diào)制頻率為：F=1.1/ (0.0047 4.3)kHz=50kHz.即電路的三極管 VT1、VT2、VT3、VT4、變 壓器T1的工作頻率均為50KHz左右，因此T1應(yīng)選用EL33型的高頻鐵氧體磁芯變壓器， 變壓器T1的作用是將12V脈沖

50、升壓為220V的脈沖，其初級(jí)匝數(shù)為40,次級(jí)匝數(shù)為380。IC2的5腳外接電容C8和6腳外接的電阻R14為脈寬調(diào)制器的定時(shí)元件，所決定的 脈寬調(diào)制頻率為：F=L1/(C8 XR14)=1.1/(0.1 220)kHz=50Hz。R29、R30、R27、C11、DZ2、組成XAC插座220V輸出端的過壓保護(hù)電路11，當(dāng)輸 出電壓過高時(shí)將導(dǎo)致穩(wěn)壓管 DZ2擊穿，使IC2的4腳的對(duì)地電壓上升，芯片 心內(nèi)的保護(hù) 電路動(dòng)作，切斷輸出。4電路圖繪制和調(diào)試隨著電子工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，新型器件特別是集成電路的大量涌現(xiàn)，電路板設(shè)計(jì)變得日益復(fù)雜和精密，手工設(shè)計(jì)難以適應(yīng)新形勢(shì)發(fā)展的要求。 計(jì)算機(jī)的普及和應(yīng)用很好地解

51、 決了這個(gè)問題。人們可以利用 CAD12(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。這些軟件 有一些共同的特征：它們都能夠協(xié)助人們完成電子設(shè)備線路的設(shè)計(jì)工作，比較完善的電子線路CAD軟件至少具有自動(dòng)布線的功能，更完善的還應(yīng)有自動(dòng)布局、邏輯檢測(cè)、邏輯模 擬等功能。PROTEL就是這類軟件中的杰出代表。4.1 PROTEL99 簡(jiǎn)介Protel99是Protel公司近10年致力于Windows平臺(tái)開發(fā)的最新結(jié)晶，能實(shí)現(xiàn)從電學(xué) 概念設(shè)計(jì)到物理產(chǎn)生數(shù)據(jù)，以及這之間的所有分析、驗(yàn)證和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理。因而今天的 Protel最新產(chǎn)品已不是單純的PCB (印制電路板)設(shè)計(jì)工具，而是一個(gè)系統(tǒng)工具，覆蓋了 以PCB為核心

52、的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。Protel99的PCB設(shè)計(jì)組件具有強(qiáng)大的設(shè)計(jì)自動(dòng)化功能、編輯功能以及完善的庫元件 管理等。它能提供交互式的全局編輯，對(duì)象屬性的修改操作同原理圖一樣。PCB設(shè)計(jì)組件的設(shè)計(jì)自動(dòng)化是借助于自動(dòng)布線組件實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)他還具備在線式的設(shè)計(jì)檢查功能(DRC)，以修正違反設(shè)計(jì)規(guī)則的錯(cuò)誤。它同時(shí)也具備了完善的庫元件管理功能，用戶可 以方便地創(chuàng)建一個(gè)新的PCB元件。通過網(wǎng)絡(luò)還可以共享更多用戶庫。在Protel99中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)布線的組件是 Route 5.0,它主要為PCB設(shè)計(jì)組件實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì) 的自動(dòng)化功能而服務(wù)。該方法基于人工智能，可以對(duì)PCB版面進(jìn)行優(yōu)化。4.2電路圖繪制先新建一個(gè)DATABASE

53、。然后在Documents中建立sch文件。就可以在原理圖文件 中繪制原理圖了。首先要在Libraries中添加lib文件。常用的lib在目錄下的MiscellaneousDevices.ddb 文件和 Protel DOS Schematic Libraries.ddb 文件中都有了。電阻的 Filte 是 RES1，電解電容的Filte是CAPACITOR，瓷片電容的Filte是CAP, IC1，IC2的Filte是 DIP 16,可變電阻的Filte是POT1, SW1的Filte是SW DIP-4，穩(wěn)壓二級(jí)管的Filte是 DIODE VARACTOR，三級(jí)管的Filte是NPN,發(fā)光

54、二極管的Filte是LED，變壓器的Filte 是T1，MOS管的Filte是NPN，其他沒的就需要在 DATABASE中新建lib文件。把器件挪到圖紙上，雙擊它，可以修改它的屬性。在Desia nation中寫入器件的名稱，在Part中寫入器件的數(shù)值，在 Footprint中寫入器件的圭寸裝。只要把這些元件放在合適的 位置，再按照設(shè)計(jì)的電路圖把器件用線連起來就可以了。最后只要加以修改，使得圖紙變得美觀。4.3 PCB圖繪制在該DATABASE中新建PCB文件。在Design欄中的Options選項(xiàng)中的Layers頁中， 選中 TopLayer和 BottomLayer，在 Silkscree

55、n 中選擇 TopOverlay 和 BottomOverlay，在 Other 中選擇Keepout和Multilayer。其中Keepout和Meeh層規(guī)定了 PCB板的電氣界限和物理 界限。Protel99提供了眾多的工作層，我們需要對(duì)它們有一定的了解。女口 Signal Layer （信號(hào) 層）、Internal Plane （內(nèi)部電源 /接地層）、Mechanical Layer （機(jī)械層）、Drill Layer （轉(zhuǎn)孔 層）、Solder Mark （陰焊層）、Paste Mark （防錫膏層）、Silkscreen （絲印層）、Others （其 他層）。其中Signal La

56、yer （信號(hào)層）由16個(gè)子層組成，包括 TopLayer （頂層）、BottomLayer （底層）、Midi （中間層1）、Mid2 （中間層2）、Mid3 （中間層3）、，.、Mid14 （中間層14）。信號(hào)層中的頂層和底層主要用于放置元件和信號(hào)的走線，中間層主要用放置信號(hào)的 走線。Mechanical Layer （機(jī)械層）也有四個(gè)。分別為 Mech1、Mech2、Mech3、Mech4。他 們主要用于放置有關(guān)制作和裝配的信息。和繪制原理圖一樣，要在Browse PCB的邊框中選擇Libraries，增加 LibraryPcbGeneric目錄下的 Advpcb.ddb 文件和 Miscellaneous.ddb文件。常用的封裝在這里都