基于tl494逆變電源設計外文翻譯-免費閱讀

　　

【正文】 還要感謝大學教導過的的所有老師，感謝他們對我的辛勤教育，讓我在這四年里如沐春風。 該逆變電源在工作時的持續(xù)輸出功率為 150W，并且具有輸出過壓保護、輸入過壓保護以及過熱保護等功能 。電容 C2 取值為 47μF ，電阻 R3 取值為 10KΩ ，當輸入過壓保護電路啟動后，使電容 C2 對 R3 放電，使 4 腳保持為低電平，使 TL494 芯片 II 的電路維持一端時間，直到 C2 放電完畢，則使 4 腳為高電平，抬高死區(qū)電壓，從而使芯片 II 停止工作。其中 Fosc 取為 50KHz， C2 取 4700pF ，則 R3 取 。因為芯片內置 5V 基準電壓源，負載能力為 10mA。由于 TL494 芯片為脈沖調制器，其產生的波形為脈沖波而不是正弦波。當 VT 00 截止時，即 VT 01 導通時： VT1 基級有 12V 正偏壓，集電極有 12V 反向電壓，從而導通。其中 TL494 芯片的 8 腳和 11 腳為內置的兩個三極管的集電級，且兩個內置三極管是交替導通的，變替導通的頻率為 50Hz。考慮到汽車行駛過程中電瓶電壓的正常值變化幅度大小，通常將穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值選為 15V 或者 16V 較為合適。輸出端口接 TL494 芯片 I 的同相輸入端（第 1 腳），通過該芯片的誤差比較器對其輸出進行控制 [ 6]，當輸入過大電壓時，停止逆變電路工作從而使電路得到保護。濾波電容 C1 可取為2200 μF 。電路正常時， TL494 的兩個內置晶體管交替 道統(tǒng) ，導致圖中晶體管 VT VT2 的基極也因此而交替導通， VT3 和 VT4 交替導通。此設計電路中運用三極管導通截止 開關特性。 MOSFET 開關較快而無存儲時間，故在較高工作頻率下開關損耗較小，另外所需的開關驅動功率小，降低了電路的復雜性。在典型的 0℃ ~70℃ 溫度范圍和 50 mV 電壓的溫漂條件下，該基準電壓產生電路能提供 177。正是由于這種電路結構，誤差放大器只需最小的輸出即可支配控制回路。當控制 信號增大時，輸出脈沖的寬度將減小。由 TL494 芯片構成電壓洛陽 理工學院畢業(yè)設計（論文） 10 反饋電路時， 2 腳上通過電阻從內部 5V 基準電壓上取分壓，作為 1 腳比較的基準。 TL494 末級的兩只三極管在 7~40V 范圍工作時，最大輸出電流可達 250mA。 TL494 內置 5V 參考基準電壓源。 5. 有過熱保護功能。輸出過壓保護電路與逆變電路 II 構成反饋回路，一旦電路輸出異常則停止逆變電路 II 的工作。此電路的主要功能是將 12V 直流電轉換為 220V/50KHz 的交流電。在 t1 時刻斷開 S S4，同時合上 S S3，則 u0 的極性立刻變?yōu)樨摚牵驗樨撦d中有電感，其電流方向不能立刻改變而仍維持原方向，這時負載電流從直流電源負極流出，經(jīng) S負載和 S3 流回正極，負載電感中儲存的能量向直 流電源反饋，負載電流逐漸減小，到 t2 時刻降為零，之后 i0 才反向并逐漸增大。 本逆變電源可將電瓶的 12V 直流電轉換為 220V/50Hz 的交流電，供數(shù)碼相機、CD 機、 MD 唱機、 筆記本電腦、小型錄像機、電動剃須刀、手機等便攜式產品使用。 目前逆變電源應用廣泛， 但是電路復雜 ，價格比較昂貴，為此設計一款逆變電源。 開關電源的核心為電力電子開關電路，根據(jù)負載對電源提出的輸出穩(wěn)壓或穩(wěn)流特性的要求，利用反饋控制電路，采用占空比控制方法，對開關電路進行控制。洛陽 理工學院畢業(yè)設計（論文） I 基于 TL494 逆變電源設計 摘 要 本設計主要應用開關電源電路技術有關知識，涉及模擬集成電路、電源集成電路、直流穩(wěn)壓電路、開關穩(wěn)壓電路等原理，充分運用芯片 TL494的固定頻率脈沖寬度調制電路及場效應管（ N 溝道增強型 MOSFET）的開關速度快、無二次擊穿、熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點而組合設計的電路。開關電源的這一技術特點使其同其他形式的電源，如采用調整管的線性電源和采用晶閘管的相控電源相比具有效率高和體積小、重量輕兩個明顯的優(yōu)點。 該電源 主要應用開關電源電路技術的有關知識，涉及模擬集成電路、電源集成電路、直流穩(wěn)壓電路、開關穩(wěn)壓電路等原理，充分運用洛陽 理工學院畢業(yè)設計（論文） 2 芯片 TL494 的固定頻率脈沖寬度調制電路 [1]和場效應管 [2]（ N 溝道增強型MOSFET）的開關速度快、無二次擊穿、熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點與三極管一起構成的 組合設計電路。因此具有相當強的通用性。 S S3 斷開， S S4 閉合時的情況類似。 洛陽 理工學院畢業(yè)設計（論文） 6 圖 24 逆變 I 電路原理方框圖 逆變電路 II 如圖 25 所示。洛陽 理工學院畢業(yè)設計（論文） 7 在逆變電路 I 中是用一塊 TL494 芯片產生 50KHz 的脈沖頻率，經(jīng)過變壓器推挽電路將 12V 直流轉換成 220V/50KHz 的交流電。 6. 可作為多種電器的通用電源。 可調整死區(qū)時間。因此，其帶負載能力較強，即可按推挽方式工作，也可將兩路輸出并聯(lián)工作，小功率時可直接驅動。 3 腳用于補償校正，為 PWM 比較器的輸入端，接入電阻和電容后可以抑制振蕩， 4 腳為死區(qū)時間控制端，加在 4 腳上的電壓越高，死區(qū)寬度越大。 控制信號由集成電路外部輸入，其中一條送至死區(qū)時間比較器，另一路送往誤差放大器的輸入端。 當 Ct 放電時，一個正脈沖將出現(xiàn)在死區(qū)時間比較器的輸出端，受脈沖約束的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進行計時，同時停止 VT1 和 VT2 的工作。5%的精度。本設計采用的是 N 溝道增強型MOSFET。 洛陽 理工學院畢業(yè)設計（論文） 13 第 3 章 各部分支路電路設計及其參數(shù)計算 各部分支路電路設計及其參數(shù)計算 DC/DC 變換電路 由 DC/AC 和整流濾波電路組成 [5]。因為變壓器選擇為 E 型，這樣使變壓器工作在推挽狀態(tài)， VT3 和 VT4 以頻率為 50KHz 交替導通，使變壓器的初 級輸入端有 50KHz 的交流電。 R R R3 起限流作用，取值為 KΩ 。因為輸入電壓直接決定了輸出電壓的值，對輸入端電壓的保護也是對輸出端子間過大電壓進行負載保護。在此取為 15V，穩(wěn)壓管的功率為 。圖中 8 腳和 11 腳分別接入了上下兩部分完全對稱的橋式電路，因為兩三極管交替工作，工作頻率為 50Hz，所以選用橋式電路，目的在于得到 50Hz 交流電 。 VT3 的柵極無正偏電壓，從而使 VT3 截止。 VT VT VT VT VT VT6 應選擇低頻小功率型的。所以 15 腳電壓應高于 5V。 圖 36 TL494 芯片 I 外圍電路 TL494 芯片 Ⅱ 外圍 電路 電路結構如圖 37，同樣 15 腳為芯片 TL494 的反相輸入端， 16 腳為同相輸入端，電路正常情況下 15 腳電壓應略高于 16 腳電壓才能保證誤差洛陽 理工學院畢業(yè)設計（論文） 19 比較器 II 的輸出為低電平，才能使芯片內兩個三極管正常工作。 圖 37 TL494 芯片 II 外圍電路 逆變電源的整機電路原理圖 電路的元件參數(shù)表 洛陽 理工學院畢業(yè)設計（論文） 20 第 4 章 調試 該逆變電源在接通 12V 直流電源后， LED 指示燈亮，說明電路工作正常。 主要組成部分為： DC/DC 電路、輸入過壓保護電路、輸出過壓保護電路、過熱保護電路、 DC/AC 變換電路、振蕩電路、全橋電路。 感謝我的室友們，四年了，仿佛昨天還剛到學校被分到一個宿舍。 首先，我要特別感謝我的導師辛伊 波老師，嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣，他循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。 該電源 主要應用開關電源電路技術的有關知識，涉及模擬集成電路、電源集成電路、直流穩(wěn)壓電路、開關穩(wěn)壓電路等原理，充分運用芯片TL494 的固定頻率脈沖寬度調制電路 [1]和場效應管 [ 2]（ N 溝道增強型MOSFET）的開關速度快、無二次擊穿、熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點與三極管一起構成的 組合設計電路。芯片的 8 腳和 11 腳接逆變電路 II， 4 腳接輸入過壓保護電路。C2 即為 Ct ， R3 即為 Rt 。 15 腳為芯片 TL494的反相輸入端， 16 為同相輸入端，電路正常情況下 15 腳電壓應略高于 16腳電壓才能保證誤差比較器 II 的輸出為低電平，才能使芯片內兩個三極管正常工作。上下兩部分以頻率為 50Hz 而交替導通，從而使電路有 220V/50Hz 的交流電輸出。而 VT4 因為柵極無正偏壓截止，輸出220V 電壓。 洛陽 理工學院畢業(yè)設計（論文） 16 圖 33 輸出過壓電路保護圖 DC/AC 變換電路 電路結構如圖 34，該變換電路為全橋橋式電路 [6]。穩(wěn)壓管 DZ1 的穩(wěn)壓值決定了該保護電路的啟動門限電壓值。 圖 31 直流變換電路圖 輸入過壓保護電路 電路結構如圖 32，由 DZ電阻 R1 和電阻 R電容 C二極管 VD1組成。極性電容C1 濾去 12V 直流中的交流成分，降低輸入干擾。 10/190≈ 即滿足變壓器匝數(shù)比約為 。三極管工作狀態(tài)有截止、放大、飽和。這種器件不僅兼有開關速度快、無存儲時間、體積小、重量輕、耗電省、壽命長等特點，而且還有輸入阻抗高、噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強和制造工藝簡單等優(yōu)點，因此大大的擴展了它的應用范圍，特別是在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應用。 TL494 內置一個 5V 的基準電壓產生電路，使用外置偏置電壓時，可提供高達 10mA 的負載電流。誤差放大器的輸出端常處于高電平，它與 PWM 比較器反相輸入端進行 ―或 ‖運算。當雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的時鐘信號為低電平時才會被選通，即只有在鋸齒波電壓大于控制信號時才會被選通。 TL494 的 1 腳及 2 腳為誤差放大器的輸入端。TL494 適用于設計所有的單端或雙端開關電源電路，其主要性能如下： 圖 26 TL494 內部結構圖 1. 輸入電源電壓為 7~40V， 可用穩(wěn)壓電源作為輸入電源，從而使輔助電源簡化。 TL494 內置誤差放大器。 4. 具有輸入過壓保護和輸出過壓保護。過熱保護電路是當電路工作溫度過高時， 啟動保護使逆變電路 I 停止工作。 圖 23 整機原理方框圖 逆變電路 I 原理如圖 24 所示。設 t1 時刻以前 S S4導通， u0 和 i0 均為正。該電源的制作成本低，批量生產成本更低，并且當印制板尺寸不受限制時，可以將輸出功率做到 200W 以上，因此該逆變電源的市場前景十分廣闊。開關電源能輸出多種可控的直流電壓供不同的電路使用。彩色電視機、 VCD 播放機等家用電器、醫(yī)用X 光機、 CT 機，各種計算機設備，工業(yè)用的電解、電鍍、充電、焊接、激光等裝置，以及飛機、衛(wèi)星、導彈、艦船中，都大量采用了開關電源。該逆變電源的主要組成部分為： DC/DC 電路、輸入過壓保護電路、輸出過壓保護電路、過熱保護電路、 DC/AC 變換電路、振蕩電路、全橋電路。因為具有這些優(yōu)點，開關電源的 應用越來越廣泛，大有取代線性電源和相控電源的趨勢。 該逆變電源可將電瓶的 12V 直流電轉換為 220V/50Hz 的交流電，供數(shù)碼相機、 CD 機、 MD 唱機、筆記本電腦、小型錄像機、電動剃須刀、手機等便攜式產品使用。 洛陽 理工學院畢業(yè)設計（論文） 4 第 2 章 逆變電源原理與構成 逆變電源的基本構成和原理 逆變電源的基本構成和原理 以圖 21 的單向橋式逆變電源為例說明其最基本的工作原理。上面是 S1 S4 均為理想開關時的分析，實際電路的工作過程要復雜一些。此電路的主要功能是將 220V 直流電轉換為 220V/50Hz 的交流電。在逆變電路 II 中再用一塊 TL494 芯片產生 50Hz 的脈沖波，全橋電路以 50Hz 的頻率交替導通，從而將 220V 直流和 50Hz 脈沖電路整合，然后輸出 220V/50Hz 的交流電。 7. 含有工作正常指示燈。 TL494 內置功率晶體管，可提供 500mA 的驅動能力。 2. 內部有 5V 參考電壓，使用方便，當參考電壓短路時，有保護功能，控制很方便。當 4 腳接地時，死區(qū)寬度為零，即全輸出；當其接 5V 電壓時；死區(qū)寬度最大，無輸出脈沖。死區(qū)時間比較器具有 120mV 的輸入補償電壓，它限制了最小輸出死區(qū)時間約等于鋸齒波周期的 4%。若輸出控制端連接到參考電壓上，那么調制脈沖交替送至兩個三極管，輸出頻率等于洛陽 理工學院畢業(yè)設計（論文） 11 脈沖振蕩器的一半。 表 22 TL494 的極限參數(shù) TL494 的極限參數(shù) 名稱 代號 極限值 單位 工作電壓 Vcc 42 V 集電極輸出電壓 Vc1,Vc2 42 V 集電極輸出電流 Ic1,Ic2 500 mA 放大器輸入電壓范圍 Vir + V 功耗 Pd 1000 mW 熱阻 R