【正文】 量；工作頻率高，可達 500kHz；開通、關(guān)斷延遲小，分別為 120ns 和 94ns；圖騰柱輸出峰值電流為 2A。 （引腳 8） : 空端 。 (2) 懸浮電源采用自舉電路，其高端工作電壓可達 500V。阻值范圍是 1KΩ 1MΩ 調(diào)節(jié) R1 及 R2 能調(diào)節(jié)震蕩頻率及矩蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校 30 形波的占空比。 在本次設(shè)計中需要用到電壓比較器對相應(yīng)信號進行處理。所以 15 腳電壓應(yīng)高于 5V。 SG3525A 外圍電路 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校 32 圖 413 SG3525A 外圍電路圖 PWM 波產(chǎn)生芯片 SG3525A 的外 圍電路如上圖所示： 引腳 2 分別為內(nèi)部放大器的反向輸入端和同向輸入端。反之，則放電時間短 。在本次設(shè)計中震蕩電容為 2200pF，蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校 33 震蕩電阻 R34 和 R35 分別為 10K、 1K，則內(nèi)部鋸齒波震蕩頻率為 . IR2110 外圍電路 圖 414 IR2110 外圍電路圖 驅(qū)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(qū)動四個場效應(yīng)管交替導(dǎo)通， IR2110 驅(qū)動半橋的電路如圖所示，其中。 f=).( 1 DTT RRC ? （ 46） 7端的電阻為震蕩電容的放電端。 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。 為了減少電路的不必要損耗，而且本設(shè)計中對 運算放大器的要求不高，因而本次設(shè)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(yè)高等專科學(xué)校 31 圖 412 TL494 外圍電路圖 50HZ 脈沖產(chǎn)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(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)兩個三極管正常工作。從而輸入 SG3525A，通過與其內(nèi)部的鋸齒波比較產(chǎn)生需要的脈沖調(diào)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 。 各芯片外圍電路 ICL8038 外圍電路 圖 411 ICL8038 外圍電路 由 ICL8038 構(gòu)成的精密函數(shù)發(fā)生器電路如圖所示。 （引腳 14） :空端 。 (引腳 6):高端浮置電源電壓 。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。而且最大占空比被限制在 50％。12V 或者 +12V～ +25V。 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。18V 。 ICL8038 簡介及其應(yīng)用 ICL8038 精密函數(shù)發(fā)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(wěn)定度高、精度高、易于用等優(yōu)點，外部只需接入很少的元件即可工作，可同時產(chǎn)生方波、三角波和正弦波，其函數(shù)波形的頻率受內(nèi)部或外電壓控制，可被應(yīng)用于壓控振蕩和 FSK 調(diào)制器。反之亦然。 入一個電阻就可以實現(xiàn)對死區(qū)時間的調(diào)節(jié)功能 。 蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校 25 (6) 內(nèi)置軟啟動電路。引 腳 14 和引腳 11 是兩路互補輸出端。 (引腳 10)：外部關(guān)斷信號輸入端。 (引腳 5)：振蕩器定時電容接入端。在閉環(huán)系統(tǒng)中，該引腳接反饋信號。開關(guān)管的控制方式采用脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 方式。 (引腳 6)：外接震蕩電阻 ,則輸出脈沖的振蕩頻率為： f=TTCR (43) (引腳 7)：接地端。 在本次設(shè)計中用電流互感器對輸出電流進行采樣，采樣電流經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電平信號，實現(xiàn)電路的過流保護。為便于 二次儀表 測量需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流，另外線路上的電壓都比較高如直接測量是非常危險的。 開關(guān)電源變壓器分單激式開關(guān)電源變壓器和雙激式開關(guān)電源變壓器，兩種開輸入 輸出 A B Y=AB L L L L H L H L L H H H 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校 20 關(guān)電源變壓器的工作原理和結(jié)構(gòu)并不是完全一樣的。 正常工作時處于 “ 截止 ” 狀態(tài)，即 UwUz， Iz 為 1μA量級，當 Uw“ 企圖 ” 超過 Uz時，齊納管就會導(dǎo)通， Iz 急劇增長，并反過來阻止Uw的繼續(xù)升高，從而起到限幅或 保護作用 。當 Vgs 0 時才有可能有電流即漏極電流產(chǎn)生，即當 0Vgs? 時 MOS 管才導(dǎo)通。本次設(shè)計就采用硬件調(diào)制法，通過使用脈沖調(diào)制芯片來產(chǎn)生所需要的正弦脈沖調(diào)寬波。其缺點是直流電壓利用率較低，線性控制范圍較小。軟件生成法其實就是用軟件來實現(xiàn)調(diào)制的方法，其有兩種基本算法，即 自然 采樣法和規(guī)則采樣法。采用雙極性方式時，在 ru的半個周期內(nèi)，三角形載波不再是單極性的，而是有正有負，所得到的 PWM 波也是有正有負。在 ru 和 cu 的交點時刻控制 IGBT 的通斷。具體的控制規(guī)律如下：在輸出電壓 0u 的正半周，讓 V1 保持通態(tài)， V2 保持斷態(tài)， V3 和V4 交替通斷。按照計算結(jié)果控制電路中各開關(guān)器件的通斷，就可以得到所需要的 PWM波形。這就是 PWM 波形。脈沖越窄，各 i(t)波形的差異也越小。如果把各輸出波形用傅立葉變換分析，則其低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異。為了使逆變電源輸出準正弦波，本設(shè)計采用正弦波脈沖調(diào)制（ SPWM），脈沖波的產(chǎn)生主要由脈沖調(diào)寬芯片 SG3525A來完成。 圖 31 整機原理方框圖 逆變電路 I 原理如圖 32 所示。 方案 3相對于 1， 2 兩種方案來說，電路設(shè)計合理，在電路中采用了中間直流環(huán)節(jié)的高頻變壓器式逆變電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它由高頻逆變，高頻變壓器升壓，整流濾波，高頻 SPWM 逆變和輸出濾波，可以滿足我們設(shè)計所需要的要求，所以方案 3 是我們這次設(shè)計的最佳方案。圖 22是本逆變器的電路框圖。 (6)數(shù)字化 逆變電源的數(shù)字化并不是簡單的指在系統(tǒng)中應(yīng)用了數(shù)字器件，如單片機及FPGA等 ，而是指整個系統(tǒng)的控制應(yīng)用數(shù)字器件的計算能力和離散控制方法來完成，隨著硬件技術(shù)的發(fā)展．處理器計算速度的提高，必然促使逆變電源向數(shù)字化方向發(fā)展。模塊化意味著用戶可以方便地將小容量的模塊化電源任意組合，構(gòu)成一個較大容量的逆變電源。高頻隔離可以采用兩種方式實現(xiàn)：①在整流器與逆變器之間加一級高頻隔離的 DC— DC變換器；②采用高頻鏈逆變技術(shù)。系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題限制了電壓調(diào)節(jié)器增益的提高，因而輸出電壓的波形品質(zhì)還不是很好。早期的滑模變結(jié)構(gòu)控制器采用模擬電路實現(xiàn)，廣泛應(yīng)用于電力拖動系統(tǒng)中。 Haneyoshi及 Kawamura等人首先在 PWM逆變器中采用重復(fù)控制消除周期性畸變。目前這種方法只能由高速的數(shù)字信號處理器來實現(xiàn)。隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)和變流技術(shù)的發(fā)展，自關(guān)斷的電力電子器件脫穎而出，相繼出現(xiàn)了電力晶體管 (GTR)、可關(guān)斷晶閘管 (GTO)、功率場效應(yīng)晶體管 (MOSFET)、絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT)等等。純方波 逆變器輸出的則是質(zhì)量較差的方波交流電，其正向最大值到負向最大值幾乎在同時產(chǎn)生，這樣，對負載和逆變器本身造成劇烈的不穩(wěn)定影響。 3 整體電路設(shè)計 ................................................................ 8 逆變電源整體框圖 .................................................... 8 脈寬調(diào)制技術(shù)及其原理 .............................................. 11 PWM 控制的基本原理 ............................................... 11 PWM 逆變電路 ...................................................... 12 正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)的實現(xiàn)方法 ................................... 14 軟件生成法 ........................................................ 15 硬件調(diào)制法 ........................................................ 15 4 逆變電源元器件特性及各部分電路設(shè)計 .................................. 17 逆變電源主要分立元件及其應(yīng)用 ................................... 17 場效應(yīng)管 .......................................................... 17 IV 穩(wěn)壓管 ............................................................. 17 與門 ............................................................... 18 變壓器 ............................................................. 19 電流互感器 ........................................................ 20 逆變電源主要集成芯片及其功能簡介 .............................. 21 TL494 及其應(yīng)用 .................................................... 21 SG3525A 及其應(yīng)用 .................................................. 22 ICL8038 簡介及其應(yīng)用 ............................................. 26 IR2110 簡介及其應(yīng)用 .............................................. 27 各芯片外圍電路 及其參數(shù)的計算 ................................... 29 ICL8038 外圍電路 .................................................. 29 TL494 外圍電路 .................................................... 30 SG3525A 外圍電路 .................................................. 31 IR2110 外圍電路 ................................................... 33 各變換電路設(shè)計 ...................................................... 34 DC/DC 變換電路 .................................................... 34 DC/AC 變換電路 .................................................... 35 逆變電源保護電路 及其參數(shù)的計算 ................................. 37 輸入過壓保護電路 ................................................. 37 輸入 欠壓保護電路 ................................................. 37 過熱保護電路 ...................................................... 38 輸出過壓保護電路 ................................................. 39 輸出過流保護電路 ................................................. 40 5 結(jié)論 .......................................................................... 41 致謝 .............................................................................. 42