【導(dǎo)讀】生正弦波基波，采用NE555芯片產(chǎn)生高度線性等腰三角波載波。高速電壓比較器LM311比較產(chǎn)生與之對(duì)應(yīng)的SPWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。完成將直流電壓逆變成所需頻率的正弦交流電。而調(diào)壓電路采用前級(jí)DC-DC獨(dú)立。改變單片機(jī)正弦波輸出頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)逆變輸出SPWM. 交流調(diào)頻的功能。電流、具有過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)電路、空載報(bào)警電路等。隔離反擊式開關(guān)電源為系統(tǒng)供電。師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。究所取得的研究成果。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。

　　

【正文】 e8dcp ????? ? 632051 1 8 2040130 ?? ?? .. . ）（ 。 取整數(shù)即 6Np?， 則由式 得次級(jí)輸出 匝數(shù) : )V(TN)TTV(Ndconponmm 12 ??? 59.? 即 ?Nm。 ②初級(jí)、次級(jí)峰值電流、有效值電流計(jì) 由式 ： Ipft ? 0 Vdc 得初級(jí)峰值電流為 ： A./.Ip f t 74433072561 ??? ）（。 由式 ： Irms ? DIpft ? 得初級(jí)繞組有效值為； Irms A...I. p f t 3 6 627 4 436 3 206 3 20 ????。 由式 ： I..II dcdcs r m s 6 3 2040 ?? 得次級(jí)繞組電流有效值 A..I s r m s 264126320 ??? 。 (8)輸出濾波器的設(shè)計(jì) 輸出電感不允許進(jìn)入不連續(xù)模式，而兩者的臨界點(diǎn)是；直流電流下降到斜坡副值一半時(shí)發(fā)生。于是 LVVIdIdc 0111)(2 ??? () 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁(yè) 共 82 頁(yè) TTVV on10? () 則有 VTVTon 2 10? () 選取 Ns，使 Vdc及相應(yīng)的 V1最小時(shí) Ton為 2 ,于是 Von 2280 0?? () 于是 ITVLdc）（ 00 ? () 如果規(guī)定最小電流為額定電流的 1/10,則 HuL 1500? ②輸出 電感 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)采用變壓器連續(xù)工作模式模式，因?yàn)椴贿B續(xù)模式控制環(huán)路的設(shè)計(jì)較困難，而且瞬態(tài)特性降低。不連續(xù)模式是從電感階梯斜坡電流的階梯下降至零開始的，這種情況會(huì)在直流電流下降至斜坡幅值 dI 的一半時(shí)發(fā)生。于是 L TVVIdI ondc 001 )(2 ??? () 當(dāng) Vdc最小時(shí)，選擇 Ns使 V1最小時(shí) Ton不需要大于 280 /T. 就可以輸出 需的電壓 V0的值。而 TTVV on210? ,則有 VTVT on 102? () 選取 Ns，使 Vdc及相應(yīng) V1最小時(shí) Ton為 280 /T. ，于是 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁(yè) 共 82 頁(yè) ITVTdcon0? （ ） I dc050 00? （ ） 如果最小電流 Idc規(guī)定為額定電流 Ion的 1/10,則 Ion050 00? （ ） ②輸出電容的計(jì)算 輸出濾波電容 C0并非理想電容，它等效為寄生電阻 R0和電感 L0與理想純電容 C0的串聯(lián) ,R0為等效串聯(lián)電阻 ,L0等效串聯(lián)電感。一般我們希望紋波電流大部分流入輸出電容 C0。因此輸出電壓的紋波有輸出濾波電容 C0、等效串聯(lián)電阻R0 、和等效串聯(lián)電感 L0 決定。對(duì)于頻率低于 500kHz,L0 可以被忽略，輸出紋波主要由 R0和 C0決定。 C0 一般是電解電容，因此在開關(guān)頻率處 ，由 C0 產(chǎn)生的紋波電壓分量很小與由 R0產(chǎn)生的紋波電壓分量。因此在中頻段，對(duì)于一階系統(tǒng)。輸出紋波接近于輸出紋波電流乘以 R0。即由 R0決定的紋波分量 和紋波電流 即初級(jí)繞組電感斜坡電流峰 峰值成正比。 而由 C0決定的紋波分量與流過(guò) C0的電流積分成正比，兩者相位不同，假設(shè)兩者相位相同為最惡劣情況。為估算這些紋波分量必須知道 R0的值但一般很少給出此值，但對(duì)很大范圍內(nèi)不同電壓等級(jí)不同容值的電解電容來(lái)說(shuō)，其 R0*C0的值近似為常數(shù)。即輸出電容可根據(jù)輸出電壓允許的紋波電壓峰峰值 Vr為； IdRVr? 0 （ ） 式中 dI是所選電感電流紋波的峰 峰值。 另外由于電解電容器，在很大容值及額定電壓范圍內(nèi)，其 R0 C0的乘積基本南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁(yè) 共 82 頁(yè) 不變 。因此 C0可選為： VIdCr ??? 1080 60 （ ） 如圖 輸出整流電路及波形 (9)場(chǎng)效應(yīng)管的選擇 場(chǎng)效應(yīng)管擔(dān)負(fù)能量傳送的紐帶，通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管在 PWM 驅(qū)動(dòng)信號(hào)下開通、關(guān)閉的過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)變壓器繞組儲(chǔ)能（置位）和（放能）的過(guò)程，進(jìn)而使輸出穩(wěn)定，給負(fù)載提供能量。因此場(chǎng)效應(yīng)管長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定安全的工作對(duì)于變換器來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，因此對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)管的選擇要在確保成本最低情況下，能滿足場(chǎng)效應(yīng)管的穩(wěn)定安全工作。 場(chǎng)效應(yīng)管選擇的因素主要包括額定工作電流 Is、額定工作電壓 Vds、最大擊穿電壓、導(dǎo)通電阻等。工作電流就 Is是場(chǎng)效應(yīng)管正常工作時(shí)的電流，在本設(shè)計(jì)中就是指初級(jí)繞組峰值電流 Ipft,但為了保證電路可靠安全運(yùn)行，一般 Is選擇要流出 30%左右的安全裕量。額定工作電壓 Vds就是場(chǎng)效應(yīng)管源極和漏極之間的正常工作電壓大小。和而定電流的選取一樣額定電壓選取也要留取一定的裕量，我南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁(yè) 共 82 頁(yè) 們?nèi)?80%的裕量。同樣場(chǎng)效應(yīng)管反向擊穿電壓為場(chǎng)效應(yīng)管的擊穿電壓。當(dāng)加在場(chǎng)效應(yīng)管的電壓超過(guò)此電壓場(chǎng)效應(yīng)管將擊穿損壞，因此此電壓要留有足夠的裕量，特別是反擊式開關(guān)管關(guān)斷時(shí)漏極電壓是輸入電壓、輸出反射電壓和變壓器漏感電壓之和。特別是變壓器漏感比較大的時(shí)候情況更嚴(yán)重，本設(shè)計(jì)反方向擊 穿電壓裕量取 40% 。 因 此 基 于 以 上 考 慮 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 選 擇 具 體 參 數(shù) 如 下 ；A...I s 8674744331 ??? , V...V ds 9423331 ??? 。因此可參照上述參數(shù)選擇場(chǎng)效應(yīng)管，因手頭只有 IRF540 并且 IRF540 的電氣參數(shù)滿足上述要求，因此本設(shè)計(jì)采用 IRF540。 (10)整流二極管的選取 輸出整流二極管是將高頻變壓器的高頻方波整流經(jīng)濾波電路變成直流電，因此輸出二極管因該是快速二極管以滿足開關(guān)頻率的要求。以及滿足輸出 整流二極管反向電壓與額定電流的大小。基于以上考慮輸出整流二極管采用 FR307。 (11)基于 TL494 推挽式開關(guān)電源電路原理圖 基于以上原理和設(shè)計(jì)，主功率升壓電源模塊原理圖如圖 : VREF14DTC4IN12RT6CT5GND7E19IN1+1CMPEN3VCC12C18IN215CNTLO13C211IN2+16E210U1TL494CN10KR110KR21234 5678U2EE25VCCGNDD11N5822D21N5822GND1R3*LR5GNDVfVf220uFC12200uFC2GNDGNDGNDVCCVoVoGND50uFC3R7VCC15KR8C4GNDGND10KR9GND10uFC51MR10C6 33KR11R12GND104C71234P1Header 41234P2Header 4Q39014Q49012V110RR1322R14Q59014Q69012GND10RR1522R17V1GND10KR1610KR18Q1IRFI540GQ2IRFI540G50uFC8GND50uFC950uFC10104C11104C12GNDGNDR?RESVR 圖 基于 TL494 推挽式開關(guān)電源全原理圖 三角波產(chǎn)生電路 三角載波做為載波，為了獲得比較高的載波比三角波的頻率一般在 10KHz以上。同時(shí)還要保證三角是高線性的等腰三角載波。本設(shè)計(jì)采用 NE555 時(shí)鐘芯片產(chǎn)生三角波。 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁(yè) 共 82 頁(yè) (1)NE555 引腳位功能配置說(shuō)明 圖 555 等效電路觸發(fā)器 ? Pin 1 (接地 ) 地線 (或共同接地 ) ，通常被連接到電路共同接地。 ? Pin 2 (觸發(fā)點(diǎn) ) 這個(gè)腳位是觸發(fā) NE555 使其啟動(dòng)它的時(shí)間周期。觸發(fā)信號(hào)上緣電壓須大于 2/3 VCC，下緣須低于 1/3 VCC 。 ? Pin 3 (輸出 ) 當(dāng)時(shí)間周期開始 555 的輸出 輸出腳位，移至比電源電壓少 伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到 O 伏左右的低電位。于高電位時(shí)的最大輸出電流大約 200 mA 。 ? Pin 4 (重置 ) 一個(gè)低邏輯電位送至這個(gè)腳位時(shí)會(huì)重置定時(shí)器和使輸出回到一個(gè)低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。 ? Pin 5 (控制 ) 這個(gè)接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng)計(jì)時(shí)器經(jīng)營(yíng)在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下 ,這輸入能用來(lái)改變或調(diào)整輸出頻率。 ? Pin 6 (重置鎖定 ) Pin 6 重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當(dāng)這個(gè)接腳的電壓從 1/3 VCC 電壓以下移 至 2/3 VCC 以上時(shí)啟動(dòng)這個(gè)動(dòng)作。 ? Pin 7 (放電 ) 這個(gè)接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當(dāng)輸出為 ON 時(shí)為 LOW，對(duì)地為低阻抗，當(dāng)輸出為 OFF 時(shí)為 HIGH，對(duì)地為高阻抗。 ? Pin 8 (V +) 這是 555 個(gè)計(jì)時(shí)器 IC 的正電源電壓端。供應(yīng)電壓的范圍是+ 伏特 (最小值 )至 +16 伏特 (最大值 )。 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁(yè) 共 82 頁(yè) 圖 NE555內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 (2)NE555 產(chǎn)生高線性三角波原理： 我們知道 NE555 的 2 腳和 6 腳分別接內(nèi)部運(yùn)放的同相端和反響端，并且兩運(yùn)放的 A1 反相端電壓有內(nèi)部典論 分壓為 2V/3,運(yùn)放 A2 通向端的同相端電壓為1V/3*。且當(dāng)芯片電壓低于 1V/3*時(shí)三角輸出低電平即接地，而芯片 2 腳電壓高于 2V/3*時(shí)芯片 3 腳將輸出高電平 V。而如圖 基于 NE555 高線性等腰三角波電路Q Q2 組成充電恒流源， Q Q4 則組成放電恒流源。基于芯片震蕩使電容 C6以相等的電流充電和放電，從而產(chǎn)生高線性的等腰三角載波。具體工作過(guò)程如下；假設(shè)電路初始狀態(tài)， 3 腳為高電平，則 3 腳高電平通過(guò)肖特基二極管 D04 將二極管 D03 關(guān)斷從而切斷震蕩電容 C6 的放電回路， D01 被 3 腳高電平阻斷，同時(shí)震蕩電容 C6 通過(guò)有 Q1Q、 Q2 組成充電恒流源經(jīng)二極管 D02 對(duì)電容進(jìn)行恒流充電，由于是恒流充電所以電容電壓線性上升。而當(dāng)震蕩電容電壓超過(guò) 2V/3*時(shí)芯片 3腳狀態(tài)改變?yōu)?0V 左右的低電平這時(shí)二極管 D04 被關(guān)斷振蕩電容經(jīng)二極管 D03通過(guò)放電回 路以相同的電流放電，電容電壓以相同的斜率下