車載逆變電源畢業設計說明書-資料下載頁

【導讀】置,是常用的車用電子用品。在日常生活中逆變器的應用也很廣泛,比如筆記本電腦、錄像機和一些電動工具等。主要思路是：運用TL494以及SG3525A等芯片,先將12V直流電源升壓為。用正弦波脈沖調制法，通過輸出脈沖控制開關管的導通。最后經過LC工頻濾波及相。應的輸入輸出保護電路后，輸出穩定的準正弦波，供負載使用。本設計具有靈活方便、適用范圍廣的特點，基本能夠滿足實踐需求。采用高頻逆變方式，具有噪聲降低、反應速度提高以及電路調整靈活的優點。合逆變電源小型化、輕量化、高頻化以及高可靠性、低噪聲的發展趨勢。

　　

【正文】 （引腳 15） ：偏置電源接入端。 (引腳 16)：基準電源輸出端。該端可輸出一溫度穩定性極好的 5V 基準電壓。 SG3525A 工作特點 : (1) 工作電壓范圍寬： 8— 35V。 (2) （ %） V微調基準電源。 (3) 振蕩器工作頻率范圍寬： 100Hz400KHz. (4) 具有振蕩器外部同步功能。 (5) 死區時間可調。 蘭州工業高等專科學校 25 (6) 內置軟啟動電路。 (7) 具有輸入欠電壓鎖定功能。 (8) 具有 PWM 瑣存功能，禁止多脈沖。 (9) 逐個脈沖關斷。 SG3525A 的工作原理 SG3525A 內置了 精密基準電源，微調至 %，在誤差放大器共模輸入電壓范圍內，無須外接分壓電組。 SG3525A 還增加了同步功能，可以工作在主從模式，也可以與外部系統時鐘信號同步，為設計提供了極大的靈活性。在 CT 引腳和 Discharge 引腳之間加入一個電阻就可以實現對死區時間的調節功能。由于 SG3525 內部集成了軟啟動電路，因此只需要一個外接定時電容。 入一個電阻就可以實現對死區時間的調節功能 。由于 SG3525A 內部集成了軟啟動電路，因此只需要一個外接定時電容。 SG3525A 的軟啟動接入端（引腳 8）上通常接一個 5pF的軟啟動電容。上電過程中，由于電容兩端的電壓不能突變，因此與軟啟動電容接入端相連的 PWM比較器反向輸入端處于低電平， PWM 比較器輸出高電平。此時， PWM 瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過兩個或非門加到輸出晶體管上，使之無法導通。只有軟啟動電容充電至其上的電壓使引腳 8處于高電平時， SG3525A 才開始工作。由于實際中，基準電壓通常是接在誤差放大器的同相輸入端上，而輸出電壓 的采樣電壓則加在誤差放大器的反相輸入端上。當輸出電壓因輸入電壓的升高或負載的變化而升高時，誤差放大器的輸出將減小，這將導致 PWM 比較器輸出為正的時間變長， PWM 瑣存器輸出高電平的時間也變長，因此輸出晶體管的導通時間將最終變短，從而使輸出電壓回落到額定值，實現了穩態。反之亦然。 外接關斷信號對輸出級和軟啟動電路都起作用。當 Shutdown（引腳 10）上的信號為高電平時， PWM 瑣存器將立即動作，禁止 SG3525A 的輸出，同時，軟啟動電容將開始放電。 如果該高電平持續，軟啟動電容將充分放電，直到關斷信號結束 ，才重新進入軟啟動過程。注意， Shutdown 引腳不能懸空，應通過接地電阻可靠接地，以防止外部干擾信號耦合而影響 SG3525A 的正常工作。欠電壓鎖定功能同樣作用于輸出級和軟啟動電路。如果輸入電壓過低，在 SG3525A 的輸出被關斷同時，蘭州工業高等專科學校 26 軟啟動電容將開始放電。 此外， SG3525A 還具有以下功能，即無論因為什么原因造成 PWM 脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個時鐘信號到來， PWM 瑣存器才被復位。 ICL8038 簡介及其應用 ICL8038 精密函數發生器是采用肖特基勢壘二極管等 先進工藝制成的單片集成電路芯片，電源電壓范圍寬、穩定度高、精度高、易于用等優點，外部只需接入很少的元件即可工作，可同時產生方波、三角波和正弦波，其函數波形的頻率受內部或外電壓控制，可被應用于壓控振蕩和 FSK 調制器。 圖 49 ICL8038 管腳圖 ICL8038 各引腳名稱及功能： (引腳 1)：正弦波失真調節端 。 (引腳 2)：正弦波輸出端 。 (引腳 3)：三角波 /鋸齒波輸出端 。 (引腳 4)：恒流源調節（ 4 腳和 5 腳外接電阻，以實現 方波 占空比的調節） 。 (引腳 5)：恒流源調節（外接電阻端） 。 (引腳 6)：正電源 177。10V ～ 177。18V 。 (引腳 7)：內部頻率調節偏置電壓輸 出端。 (引腳 8)：調頻控制輸入端 。 (引腳 9)：方波 /矩形波輸出端（集電極開路輸出） 。 (引腳 10)：外接電容 震蕩 C。 (引腳 11)：負電源或接地端 。 (引腳 12)：正弦波失真調節 。 蘭州工業高等專科學校 27 13． NC(引腳 1 14)空置端 。 ICL8038 的 工作 特點 : (1) 可同時輸出任意的三角波、矩形波和正弦波等。 (2) 頻率范圍 : ～ 300kHz。 (3) 占空比范圍 : 2%～ 98%。 (4) 低失真正弦波 : 1%。 (5) 低溫度漂移 : 50ppm/℃。 (6) 三角波輸出線性度 : %。 (7) 工作電源 : 177。5V ～ 177。12V 或者 +12V～ +25V。 IR2110 簡介及其應用 在功率變換裝置中，根據主電路的結構，其功率開關器件一般采用直接驅動和隔離驅動兩種方式。采用隔離驅動方式時需要將多路驅動電路、控制電路、主電路互相隔離，以免引起災難性的后果。隔離驅動可分為電磁隔離和光電隔離兩種方式 [13]。 光電隔離具有體積小，結構簡單等優點，但存在共模抑制能力差，傳輸速度慢的缺點。快速光耦的速度也僅幾十 kHz。電磁隔離用脈沖變壓器作為隔離元件，具有響應速度快（脈沖的前沿和后沿），原副邊的絕緣強度高， dv/dt 共模干擾抑制能力強。但信號的最大傳輸寬度受磁飽和特性的限制，因而信號的頂部不易傳輸。而且最大占空比被限制在 50％。而且信號的最小寬度又受磁化電流所限。脈沖變壓器體積大，笨重，加工復雜。 凡是隔離驅動方式，每路驅動都要一組輔助電源，若是三相橋式變換器，則需要六組，而且還要互相懸浮，增加了 電路的復雜性。隨著驅動技術的不斷成熟，已有多種集成厚膜驅動器推出。如EXB840/84 EXB850/85 M57959L/AL、 M57962L/AL、 HR065 等等，它們均采用的是光耦隔離，仍受上述缺點的限制。美國 IR 公司生產的 IR2110 驅動器 ,它兼有光耦隔離（體積小）和電磁隔離（速度快）的優點，是中小功率變換裝置中驅動器件的首選品種。 IR2110 采用 HVIC 和閂鎖抗干擾 CMOS 制造工藝， DIP14 腳封裝。具有獨立的低端和高端輸入通道；懸浮電源采用自舉電路，其高端工作電壓可達 500V，dv/dt=177。 50V/ns， 15V 下靜態功耗僅 116mW；輸出的電源端（腳 3,即功率器件的蘭州工業高等專科學校 28 柵極驅動電壓）電壓范圍 10～ 20V；邏輯電源電壓范圍（腳 9） 5～ 15V，可方便地與 TTL， CMOS 電平相匹配，而且邏輯電源地和功率地之間允許有177。 5V 的偏移量；工作頻率高，可達 500kHz；開通、關斷延遲小，分別為 120ns 和 94ns；圖騰柱輸出峰值電流為 2A。 圖 410 IR2110 管腳圖 IR2110 各引腳名稱及功能： （引腳 1） :低端輸出。 （引腳 2） :公共端。 （引腳 3） :低端固定電 源電壓。 （引腳 4） : 空端。 （引腳 5） :高端浮置電源偏移電壓。 (引腳 6):高端浮置電源電壓 。 （引腳 7） :高端輸出 。 （引腳 8） : 空端 。 （引腳 9） :邏輯電源電壓 。 （引腳 10） : 邏輯高端輸入 。 （引腳 11） :關 斷控制端，當該端輸入高電平時， IR2110 停止輸出驅動脈沖。 （引腳 12） :邏輯低端輸入 。 蘭州工業高等專科學校 29 （引腳 13） :邏輯電路地電位端，其值可以為 0V。 （引腳 14） :空端 。 IR2110 工作 特點： (1) 具有獨立的低端和高端輸入通道。 (2) 懸浮電源采用自舉電路，其高端工作電壓可達 500V。 (3) 輸出的電源端（腳 3）的電壓范圍為 10— 20V。 (4) 邏輯電源的輸入范圍（腳 9） 5— 15V，可方便的與 TTL， CMOS 電平相匹配，而且邏輯電源地和功率電源地之間允許有 5V的便移量。 (5) 工作頻率高，可達 500KHz。 (6) 開通、關斷延遲小，分別為 120ns 和 94ns。 (7) 圖騰柱輸出峰值電流 2A。 各芯片外圍電路 ICL8038 外圍電路 圖 411 ICL8038 外圍電路 由 ICL8038 構成的精密函數發生器電路如圖所示。圖中 R11 R12 為定時電阻，均為可調式。阻值范圍是 1KΩ 1MΩ 調節 R1 及 R2 能調節震蕩頻率及矩蘭州工業高等專科學校 30 形波的占空比。 C 為定時電容 ,它可能影響振蕩頻率、 R13 用來調整正弦波的失真。由于第 9 腳為集電極開路輸出 ,必須外接集電極負載電阻 R。對于本電路，其震蕩頻率為： f=723 (45) 由于在該電路中，需要輸出頻率為 50hz 幅度在 1V 到 之間的正弦波。因此設置電阻 R23 的值為 10K 電容為 50HZ。由于正弦波的幅度為 Vcc/5 故對輸出信號進行分壓以減小幅度，再加上一個固定的電壓值調整到正弦波的幅值處于 1V 到 之間。從而輸入 SG3525A，通過與其內部的鋸齒波比較產生需要的脈沖調寬波（ PWM） . 使用單電源時三角波和正弦波的電壓平均值等于 Vcc/2 ,正弦波幅度為Vcc/5，而方波幅度是 Vcc/3 。采用雙電源時 ,所有輸出波形相對于地 電平都是正、負對稱的。 在本次設計中需要用到電壓比較器對相應信號進行處理。 由于電子電路集成化的最大優點是能使復雜電路小型輕便 ,所以隨著便攜式儀器應用范圍的擴大 ,必須使用低電源電壓供電、低功率消耗的運算放大器相適用。常用的運算放大器有 TL022C、 TL060C 等 ,其工作電壓為 177。2V ～ 177。18V, 消耗電流為 50～ 250mA。目前有的產品功耗已達微瓦級 ,例如 ICL7600 的供電電源為 ,功耗為 10mW,可采用單節電池供電。 為了減少電路的不必要損耗，而且本設計中對 運算放大器的要求不高，因而本次設計中的運算放大器均采用低功耗型 TL022C. TL494 外圍電路 蘭州工業高等專科學校 31 圖 412 TL494 外圍電路圖 50HZ 脈沖產生芯片 TL494 外圍電路如上圖所示 : 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。因為芯片內置 5V 基準電壓源，負載能力為 10mA。所以 15 腳電壓應高于 5V。過熱保護的 R42 為 200Ω，則 15 腳的電壓為 大于 16 腳電 壓。 14 腳輸出基準電壓，因為推挽電路為雙端輸出，故將輸出控制端 13 腳與 14 腳連在一起。 12腳為電源端，接外部 12V 電壓。 11 腳末級三極管集電極，此處亦接外接電源。 10 引腳用于輸出 50K 的脈沖控制開關管。 7 腳為接地端， 6 腳外接震蕩電阻和電容用于控制輸出脈沖頻率。 4 腳為死區控制端其上加 電壓時，可使截止時間從 2%線性變化到 100%，本設計中用于實現輸入的過壓保護和欠壓保護。 SG3525A 外圍電路 蘭州工業高等專科學校 32 圖 413 SG3525A 外圍電路圖 PWM 波產生芯片 SG3525A 的外 圍電路如上圖所示： 引腳 2 分別為內部放大器的反向輸入端和同向輸入端。 1 腳與基準電壓輸出端 16 腳連接，使 1 腳為高電平。 2 腳接地。 3腳為同步端，此處僅一片芯片，故 3 腳不用。 4 腳為振蕩器輸出，亦不使用。 5 腳接震蕩電容和 6 腳接震蕩電阻將確定內部鋸齒波的震蕩頻率。 f=).( 1 DTT RRC ? （ 46） 7端的電阻為震蕩電容的放電端。 把充電和放電回路分開，有利于通過死區電阻來調節死區時間，使死區時間調節 范圍更寬，放電電阻越大，放電時間越長 。反之，則放電時間短 。 8 腳為軟啟動端，通常外接一個 5uF 的電容用于軟啟動。9 腳為補償端，此電路中輸入正弦波， 10腳為封鎖端，引腳電位大于 時，芯片停止工作，和相應的保護電路相連。 1 14 腳交替輸出相位相反的脈沖波。12 腳接地端。 1 15 腳為電源端，接外接電源。在本次設計中震蕩電容為 2200pF，蘭州工業高等專科學校 33 震蕩電阻 R34 和 R35 分別為 10K、 1K，則內部鋸齒波震蕩頻率為 . IR2110 外圍電路 圖 414 IR2110 外圍電路圖 驅動芯片 IR2110 外圍電路如上圖所示：其中引腳 1和引腳 7 交替輸出高低電平，通過電阻后驅動四個場效應管交替導通， IR2110 驅動半橋的電路如圖所示，