【正文】 還要感謝大學(xué)教導(dǎo)過的的所有老師，感謝他們對(duì)我的辛勤教育，讓我在這四年里如沐春風(fēng)。 該逆變電源在工作時(shí)的持續(xù)輸出功率為 150W，并且具有輸出過壓保護(hù)、輸入過壓保護(hù)以及過熱保護(hù)等功能 。電容 C2 取值為 47μF ，電阻 R3 取值為 10KΩ ，當(dāng)輸入過壓保護(hù)電路啟動(dòng)后，使電容 C2 對(duì) 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(shí)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?yàn)樾酒瑑?nèi)置 5V 基準(zhǔn)電壓源，負(fù)載能力為 10mA。由于 TL494 芯片為脈沖調(diào)制器，其產(chǎn)生的波形為脈沖波而不是正弦波。當(dāng) VT 00 截止時(shí)，即 VT 01 導(dǎo)通時(shí)： VT1 基級(jí)有 12V 正偏壓，集電極有 12V 反向電壓，從而導(dǎo)通。其中 TL494 芯片的 8 腳和 11 腳為內(nèi)置的兩個(gè)三極管的集電級(jí)，且兩個(gè)內(nèi)置三極管是交替導(dǎo)通的，變替導(dǎo)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(duì)其輸出進(jìn)行控制 [ 6]，當(dāng)輸入過大電壓時(shí)，停止逆變電路工作從而使電路得到保護(hù)。濾波電容 C1 可取為2200 μF 。電路正常時(shí)， TL494 的兩個(gè)內(nèi)置晶體管交替 道統(tǒng) ，導(dǎo)致圖中晶體管 VT VT2 的基極也因此而交替導(dǎo)通， VT3 和 VT4 交替導(dǎo)通。此設(shè)計(jì)電路中運(yùn)用三極管導(dǎo)通截止 開關(guān)特性。 MOSFET 開關(guān)較快而無(wú)存儲(chǔ)時(shí)間，故在較高工作頻率下開關(guān)損耗較小，另外所需的開關(guān)驅(qū)動(dòng)功率小，降低了電路的復(fù)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(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路能提供 177。正是由于這種電路結(jié)構(gòu)，誤差放大器只需最小的輸出即可支配控制回路。當(dāng)控制 信號(hào)增大時(shí)，輸出脈沖的寬度將減小。由 TL494 芯片構(gòu)成電壓洛陽(yáng) 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 反饋電路時(shí)， 2 腳上通過電阻從內(nèi)部 5V 基準(zhǔn)電壓上取分壓，作為 1 腳比較的基準(zhǔn)。 TL494 末級(jí)的兩只三極管在 7~40V 范圍工作時(shí)，最大輸出電流可達(dá) 250mA。 TL494 內(nèi)置 5V 參考基準(zhǔn)電壓源。 5. 有過熱保護(hù)功能。輸出過壓保護(hù)電路與逆變電路 II 構(gòu)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(zhuǎn)換為 220V/50KHz 的交流電。在 t1 時(shí)刻斷開 S S4，同時(shí)合上 S S3，則 u0 的極性立刻變?yōu)樨?fù)，但是，因?yàn)樨?fù)載中有電感，其電流方向不能立刻改變而仍維持原方向，這時(shí)負(fù)載電流從直流電源負(fù)極流出，經(jīng) S負(fù)載和 S3 流回正極，負(fù)載電感中儲(chǔ)存的能量向直 流電源反饋，負(fù)載電流逐漸減小，到 t2 時(shí)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(zhuǎn)換為 220V/50Hz 的交流電，供數(shù)碼相機(jī)、CD 機(jī)、 MD 唱機(jī)、 筆記本電腦、小型錄像機(jī)、電動(dòng)剃須刀、手機(jī)等便攜式產(chǎn)品使用。 目前逆變電源應(yīng)用廣泛， 但是電路復(fù)雜 ，價(jià)格比較昂貴，為此設(shè)計(jì)一款逆變電源。 開關(guān)電源的核心為電力電子開關(guān)電路，根據(jù)負(fù)載對(duì)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(duì)開關(guān)電路進(jìn)行控制。洛陽(yáng) 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 基于 TL494 逆變電源設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用開關(guān)電源電路技術(shù)有關(guān)知識(shí)，涉及模擬集成電路、電源集成電路、直流穩(wěn)壓電路、開關(guān)穩(wěn)壓電路等原理，充分運(yùn)用芯片 TL494的固定頻率脈沖寬度調(diào)制電路及場(chǎng)效應(yīng)管（ N 溝道增強(qiáng)型 MOSFET）的開關(guān)速度快、無(wú)二次擊穿、熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)而組合設(shè)計(jì)的電路。開關(guān)電源的這一技術(shù)特點(diǎn)使其同其他形式的電源，如采用調(diào)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(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)。 該電源 主要應(yīng)用開關(guān)電源電路技術(shù)的有關(guān)知識(shí)，涉及模擬集成電路、電源集成電路、直流穩(wěn)壓電路、開關(guān)穩(wěn)壓電路等原理，充分運(yùn)用洛陽(yáng) 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 芯片 TL494 的固定頻率脈沖寬度調(diào)制電路 [1]和場(chǎng)效應(yīng)管 [2]（ N 溝道增強(qiáng)型MOSFET）的開關(guān)速度快、無(wú)二次擊穿、熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)與三極管一起構(gòu)成的 組合設(shè)計(jì)電路。因此具有相當(dāng)強(qiáng)的通用性。 S S3 斷開， S S4 閉合時(shí)的情況類似。 洛陽(yáng) 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(yáng) 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 在逆變電路 I 中是用一塊 TL494 芯片產(chǎn)生 50KHz 的脈沖頻率，經(jīng)過變壓器推挽電路將 12V 直流轉(zhuǎn)換成 220V/50KHz 的交流電。 6. 可作為多種電器的通用電源。 可調(diào)整死區(qū)時(shí)間。因此，其帶負(fù)載能力較強(qiáng)，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(shí)可直接驅(qū)動(dòng)。 3 腳用于補(bǔ)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(shí)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(hào)由集成電路外部輸入，其中一條送至死區(qū)時(shí)間比較器，另一路送往誤差放大器的輸入端。 當(dāng) Ct 放電時(shí)，一個(gè)正脈沖將出現(xiàn)在死區(qū)時(shí)間比較器的輸出端，受脈沖約束的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)停止 VT1 和 VT2 的工作。5%的精度。本設(shè)計(jì)采用的是 N 溝道增強(qiáng)型MOSFET。 洛陽(yáng) 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 第 3 章 各部分支路電路設(shè)計(jì)及其參數(shù)計(jì)算 各部分支路電路設(shè)計(jì)及其參數(shù)計(jì)算 DC/DC 變換電路 由 DC/AC 和整流濾波電路組成 [5]。因?yàn)樽儔浩鬟x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(dǎo)通，使變壓器的初 級(jí)輸入端有 50KHz 的交流電。 R R R3 起限流作用，取值為 KΩ 。因?yàn)檩斎腚妷褐苯記Q定了輸出電壓的值，對(duì)輸入端電壓的保護(hù)也是對(duì)輸出端子間過大電壓進(jìn)行負(fù)載保護(hù)。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(duì)稱的橋式電路，因?yàn)閮扇龢O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(wú)正偏電壓，從而使 VT3 截止。 VT VT VT VT VT VT6 應(yīng)選擇低頻小功率型的。所以 15 腳電壓應(yīng)高于 5V。 圖 36 TL494 芯片 I 外圍電路 TL494 芯片 Ⅱ 外圍 電路 電路結(jié)構(gòu)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(yīng)略高于 16 腳電壓才能保證誤差洛陽(yáng) 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 比較器 II 的輸出為低電平，才能使芯片內(nèi)兩個(gè)三極管正常工作。 圖 37 TL494 芯片 II 外圍電路 逆變電源的整機(jī)電路原理圖 電路的元件參數(shù)表 洛陽(yáng) 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 第 4 章 調(diào)試 該逆變電源在接通 12V 直流電源后， LED 指示燈亮，說(shuō)明電路工作正常。 主要組成部分為： DC/DC 電路、輸入過壓保護(hù)電路、輸出過壓保護(hù)電路、過熱保護(hù)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(xué)校被分到一個(gè)宿舍。 首先，我要特別感謝我的導(dǎo)師辛伊 波老師，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣，他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。 該電源 主要應(yīng)用開關(guān)電源電路技術(shù)的有關(guān)知識(shí)，涉及模擬集成電路、電源集成電路、直流穩(wěn)壓電路、開關(guān)穩(wěn)壓電路等原理，充分運(yùn)用芯片TL494 的固定頻率脈沖寬度調(diào)制電路 [1]和場(chǎng)效應(yīng)管 [ 2]（ N 溝道增強(qiáng)型MOSFET）的開關(guān)速度快、無(wú)二次擊穿、熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)與三極管一起構(gòu)成的 組合設(shè)計(jì)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(hù)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(yīng)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(nèi)兩個(gè)三極管正常工作。上下兩部分以頻率為 50Hz 而交替導(dǎo)通，從而使電路有 220V/50Hz 的交流電輸出。而 VT4 因?yàn)闁艠O無(wú)正偏壓截止，輸出220V 電壓。 洛陽(yáng) 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 33 輸出過壓電路保護(hù)圖 DC/AC 變換電路 電路結(jié)構(gòu)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(hù)電路的啟動(dòng)門限電壓值。 圖 31 直流變換電路圖 輸入過壓保護(hù)電路 電路結(jié)構(gòu)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(guān)速度快、無(wú)存儲(chǔ)時(shí)間、體積小、重量輕、耗電省、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，而且還有輸入阻抗高、噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)和制造工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此大大的擴(kuò)展了它的應(yīng)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(yīng)用。 TL494 內(nèi)置一個(gè) 5V 的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，使用外置偏置電壓時(shí)，可提供高達(dá) 10mA 的負(fù)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(jìn)行 ―或 ‖運(yùn)算。當(dāng)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)為低電平時(shí)才會(huì)被選通，即只有在鋸齒波電壓大于控制信號(hào)時(shí)才會(huì)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(shè)計(jì)所有的單端或雙端開關(guān)電源電路，其主要性能如下： 圖 26 TL494 內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(jiǎn)化。 TL494 內(nèi)置誤差放大器。 4. 具有輸入過壓保護(hù)和輸出過壓保護(hù)。過熱保護(hù)電路是當(dāng)電路工作溫度過高時(shí)， 啟動(dòng)保護(hù)使逆變電路 I 停止工作。 圖 23 整機(jī)原理方框圖 逆變電路 I 原理如圖 24 所示。設(shè) t1 時(shí)刻以前 S S4導(dǎo)通， u0 和 i0 均為正。該電源的制作成本低，批量生產(chǎn)成本更低，并且當(dāng)印制板尺寸不受限制時(shí)，可以將輸出功率做到 200W 以上，因此該逆變電源的市場(chǎng)前景十分廣闊。開關(guān)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(jī)、 VCD 播放機(jī)等家用電器、醫(yī)用X 光機(jī)、 CT 機(jī)，各種計(jì)算機(jī)設(shè)備，工業(yè)用的電解、電鍍、充電、焊接、激光等裝置，以及飛機(jī)、衛(wèi)星、導(dǎo)彈、艦船中，都大量采用了開關(guān)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(hù)電路、輸出過壓保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路、 DC/AC 變換電路、振蕩電路、全橋電路。因?yàn)榫哂羞@些優(yōu)點(diǎn)，開關(guān)電源的 應(yīng)用越來(lái)越廣泛，大有取代線性電源和相控電源的趨勢(shì)。 該逆變電源可將電瓶的 12V 直流電轉(zhuǎn)換為 220V/50Hz 的交流電，供數(shù)碼相機(jī)、 CD 機(jī)、 MD 唱機(jī)、筆記本電腦、小型錄像機(jī)、電動(dòng)剃須刀、手機(jī)等便攜式產(chǎn)品使用。 洛陽(yáng) 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2 章 逆變電源原理與構(gòu)成 逆變電源的基本構(gòu)成和原理 逆變電源的基本構(gòu)成和原理 以圖 21 的單向橋式逆變電源為例說(shuō)明其最基本的工作原理。上面是 S1 S4 均為理想開關(guān)時(shí)的分析，實(shí)際電路的工作過程要復(fù)雜一些。此電路的主要功能是將 220V 直流電轉(zhuǎn)換為 220V/50Hz 的交流電。在逆變電路 II 中再用一塊 TL494 芯片產(chǎn)生 50Hz 的脈沖波，全橋電路以 50Hz 的頻率交替導(dǎo)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(nèi)置功率晶體管，可提供 500mA 的驅(qū)動(dòng)能力。 2. 內(nèi)部有 5V 參考電壓，使用方便，當(dāng)參考電壓短路時(shí)，有保護(hù)功能，控制很方便。當(dāng) 4 腳接地時(shí)，死區(qū)寬度為零，即全輸出；當(dāng)其接 5V 電壓時(shí)；死區(qū)寬度最大，無(wú)輸出脈沖。死區(qū)時(shí)間比較器具有 120mV 的輸入補(bǔ)償電壓，它限制了最小輸出死區(qū)時(shí)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(diào)制脈沖交替送至兩個(gè)三極管，輸出頻率等于洛陽(yáng) 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(hào) 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