【導(dǎo)讀】們的生活帶了諸多的不便。因此，開發(fā)一款經(jīng)濟(jì)實(shí)用車載逆變電源成為一種需求。備的可靠性，其轉(zhuǎn)換效率的高低和帶負(fù)載能力的強(qiáng)弱直接關(guān)系著它的應(yīng)用范圍。配合使用，能夠方便地為這些電器設(shè)備提供交流電。DC/AC逆變有SPWM逆變和方波逆變兩種。濾波器體積小，但是控制復(fù)雜，整機(jī)效率較低；后者輸出電壓低次諧波含量高，輸出濾波器體積較大，控制簡(jiǎn)單可靠，效率較高。功率開關(guān)把輸入的直流電壓轉(zhuǎn)。電，再經(jīng)LC工頻濾波得到有效值為220V的50Hz交流電，以驅(qū)動(dòng)負(fù)載。

　　

【正文】 的。電流、電壓通過這些變換 .常做成中頻 (4008000Hz)加熱電源 ,用于熔煉、透熱、淬火、焊 接?，F(xiàn)在最的長(zhǎng)途高壓直流輸電 ,就是將交流整流成直流輸送 ,然后 ,再將直流逆變成交流供人使用。另一個(gè)應(yīng)用是對(duì)交流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速 ,如海上石油鉆井平臺(tái)電網(wǎng)串級(jí)調(diào)速和變頻調(diào)速中使用的各種形式的變頻裝置等。這是目前的技術(shù)發(fā)展方向 ,國(guó)外的交流調(diào)違拖動(dòng)裝置發(fā)展非常迅速。 很明顯我設(shè)計(jì)的電路中可控硅的作用是變頻。 可控硅的主要參數(shù)有 ： 1） 斷態(tài)重復(fù)峰值電壓 DRMU ：在門極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加在器器件件上的正向峰值電壓。 2） 通態(tài)（峰值）電壓 TU ：晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時(shí)的瞬態(tài)峰值電壓。 3） 通態(tài)平均電流 TI ：在環(huán)境溫度為 40?C 和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定結(jié)溫時(shí)所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。標(biāo)稱其額定電流的參數(shù)。 4） 擎住電流 LI ：晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號(hào)后， 能維持導(dǎo)通所需的最小電流。對(duì)同一晶閘管來說，通常 LI 約為 HI 的 24 倍。 驅(qū)動(dòng) 電路 東北石油大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 5100KR4 100KC1 222R2 30KR1103100KR3100KR722R8200R922C3334R1227012345678 910111213141516IC1 SG3525C1322UFC2 圖 35 驅(qū)動(dòng)電路原理圖 由前面的分析我們 已知 ， 主電路的逆變部分的 12 個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管是 受 脈寬集成芯片 SG3525 控制觸發(fā)的， 其 內(nèi)部集成了精密基準(zhǔn)電源、誤差放大器、振蕩器、 PWM比較器、 PWM 鎖存器、欠壓鎖定電路、閉鎖控制電路、軟起動(dòng)電路、輸出電路等，所以它起到了非常重要的作用。 下面就 SG3525 進(jìn)行詳細(xì)的分析。 SG3525 是電流控制型 PWM 控制器，所謂電流控制型脈寬調(diào)制器是按照接反饋電流來調(diào)節(jié)脈寬的。在脈寬比較器的輸入端直接用流過輸出電感線圈的信號(hào)與誤差放大器輸出信號(hào)進(jìn)行比較 ，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無論開關(guān)電源的電壓調(diào)整率 、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比較理想的新型控制器 ， SG3525 的原理 框圖 和 引腳功能 如圖 （ 36） ， （ 37） 所示 。 東北石油大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 36 SG3525原理 框圖 SG3525 各引腳的功能如下： 1） (引腳 1)：誤差放大器反向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)中，該引腳接反饋信號(hào)。在開環(huán)系統(tǒng)中，該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳 9）相連，可構(gòu)成跟隨器。 2） (引腳 2)：誤差放大器同向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)中， 圖 37 SG3525引腳功能 東北石油大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 該端接給定信號(hào)。根據(jù)需要，在該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳 9）之間接入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型的調(diào)節(jié)器。 3） Sync(引腳 3)：振蕩器外接同步信號(hào)輸入端。該端接外部同步脈沖信號(hào)可實(shí)現(xiàn)與外電路同步。 4） (引腳 4)：振蕩器輸出端。 5） CT(引腳 5)：振蕩器定時(shí)電容接入端。 6） RT（引腳 6）：振蕩器定時(shí)電阻接入端。 7） Discharge(引腳 7)：振蕩器放電端。該端與引腳 5 之間外接一只放電電阻，構(gòu)成放電回路。 8） SoftStart(引腳 8)：軟啟動(dòng)電容接入端。該端通常接一只 5 的軟啟動(dòng)電容。 9） Compensation(引腳 9)： PWM 比較器補(bǔ)償信號(hào)輸入端。在該端與引腳 2 之間接入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型調(diào)節(jié)器。 10） Shutdown(引腳 10)：外部關(guān)斷信號(hào)輸入端。該端接高電平時(shí)控制器輸出被禁止。該端可與保護(hù)電路相連，以實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)。 11） Output A（引腳 11）：輸出端 A。引腳 11 和引腳 14 是兩路互補(bǔ)輸出端。 12） Ground(引腳 12)：信號(hào)地。 13） Vc(引腳 13)：輸出級(jí)偏置電壓接入端。 14） Output B（引腳 14）：輸出端 B。引腳 14 和引腳 11 是兩路互補(bǔ)輸出端。 15） Vcc（引腳 15）：偏置電源接入端。 16） Vref(引腳 16)：基準(zhǔn)電源輸出端。該端可輸出一溫度穩(wěn)定性極好的基準(zhǔn)電壓。 SG3525 特點(diǎn)如下： 1）工作電壓范圍寬： 835V。 2） （ %） V微調(diào)基準(zhǔn)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(qū)時(shí)間可調(diào)。 6）內(nèi)置軟啟動(dòng)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(gè)脈沖關(guān)斷。 10）雙路輸出（灌電流 /拉電流）： mA (峰值 )。 SG3525內(nèi)置了 ，微調(diào)至 %，在誤差放大器共模輸入電壓范圍內(nèi)，無須外接分壓電組。 SG3525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(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)同步，為設(shè)計(jì)提供了極大 的靈活性。在 CT引腳和Discharge引腳之間加入一個(gè)電阻就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)死區(qū)時(shí)間的調(diào)節(jié)功能。由于 SG3525東北石油大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 內(nèi)部集成了軟啟動(dòng)電路，因此只需要一個(gè)外接定時(shí)電容。 SG3525的軟啟動(dòng)接入端（引腳 8）上通常接一個(gè) 5 的軟啟動(dòng)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(dòng)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(shí)， PWM瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過兩個(gè)或非門加到輸出晶體管上，使之無法導(dǎo)通。只有軟啟動(dòng)電容充電至其上的電壓使引腳 8處于高電平時(shí)， SG3525才開始工作。由于實(shí)際中，基準(zhǔn)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(dāng)輸出電壓因輸入電壓的升高或負(fù)載的變化而升高時(shí)，誤差放大器的輸出將減小，這將導(dǎo)致 PWM比較器輸出為正的時(shí)間變長(zhǎng)， PWM瑣存器輸出高電平的時(shí)間也變長(zhǎng)，因此輸出晶體管的導(dǎo)通時(shí)間將最終變短，從而使輸出電壓回落到額定值，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)。反之亦然。 外接關(guān)斷信號(hào)對(duì)輸出級(jí)和軟啟動(dòng)電路都起作用。當(dāng) Shutdown（引腳 10）上的信號(hào)為高電平時(shí)， PWM瑣存器將立即動(dòng)作，禁止 SG3525的輸出，同 時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放電。如果該高電平持續(xù)，軟啟動(dòng)電容將充分放電，直到關(guān)斷信號(hào)結(jié)束，才重新進(jìn)入軟啟動(dòng)過程。注意， Shutdown引腳不能懸空，應(yīng)通過接地電阻可靠接地，以防止外部干擾信號(hào)耦合而影響 SG3525的正常工作。 欠電壓鎖定功能同樣作用于輸出級(jí)和軟啟動(dòng)電路。如果輸入電壓過低，在SG3525的輸出被關(guān)斷同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放電。 此外， SG3525還具有以下功能，即無論因?yàn)槭裁丛蛟斐?PWM脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到來， PWM瑣存器才被復(fù)位。 SG3525的應(yīng)用非常 廣泛，我們?cè)倏纯粗饕娐分械膽?yīng)用。在單端變換器應(yīng)用中， SG3525的兩個(gè)輸出端應(yīng)接地。 當(dāng)輸出晶體管開通時(shí)， R1上會(huì)有電流流過， R1上的壓降將使 VT1導(dǎo)通。因此VT1是在 SG3525內(nèi)部的輸出晶體管導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通的，因此其開關(guān)頻率等于SG3525內(nèi)部振蕩器的頻率， 如圖 （ 38） 所示。 圖 38 單端變換器輸出結(jié)構(gòu)示 意圖 東北石油大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 當(dāng)采用推挽式輸出時(shí)，應(yīng)采用如下結(jié)構(gòu)，如圖 （ 39） 所示。 VT1 和 VT2 分別由 SG3525 的輸出端 A 和輸出端 B輸出的正向驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)。電阻 R2 和 R3 是限流電阻，是為了防止注入 VT1 和 VT2 的正向基極電流超出控制器所允許的輸出電流。 C1 和 C2 是加速電容，起到加速 VT1 和 VT2 導(dǎo)通的作用。 圖 39 推挽輸出結(jié)構(gòu)示意圖 由于 SG3525 的輸出驅(qū)動(dòng)電路是低阻抗的，而功率 MOSFET 的輸入阻抗很高，因此輸出端 A和輸出端 B與 VT1 和 VT2 柵極之間無須串接限流電阻和加速電容，就可以直接推動(dòng)功率 MOSFET，如圖 （ 310）所示。 圖 310 直接驅(qū)動(dòng) MOSFET 另外， SG3525 還能夠直接驅(qū)動(dòng)半橋變換器中的小功率變壓器。如果變壓器一東北石油大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 次繞組的兩端分別直接接到 SG3525 的兩個(gè)輸出端上，則在死區(qū)時(shí)間內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)變壓器的自動(dòng)復(fù)位，如圖 （ 311） 所示。 圖 311 直接驅(qū)動(dòng)小功率變壓器 保護(hù)電路 我設(shè)計(jì)的保護(hù)電路主要由兩個(gè)芯片組成， PC817和 LM358。電路圖的左上端引出的線接到電源的正極上，如果是電流錯(cuò)誤的話，電流進(jìn)入到保護(hù)電路之后，會(huì)經(jīng)過放大芯片 LM358，因?yàn)?LM358內(nèi)部有 2個(gè)放大器，引腳 2和 3放大的是電源端的信號(hào)，引腳 5和 6放大的是輸出端的信號(hào)。如果電源端或是輸出端出現(xiàn)錯(cuò)誤或是短路，則 2個(gè)輸出引腳 1和 7就會(huì)把錯(cuò)誤信息傳送 到燈 LED2中去，這樣紅色的 LED燈就會(huì)亮，從而起到了保護(hù)電路的作用 ， 電路原理圖如圖 （ 312） 所示。 D9LED2R30680R2551KR2610KBG17C8050R46270R271K1 2 3 45678IC3LM358R24100R2310KR451KR22R19C12C11D64148IC2P817 圖 312 保護(hù) 電路原理圖 東北石油大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 下面對(duì) LM358 和 PC817 進(jìn)行具體的分析。 LM358 芯片 LM358內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與 電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模組 ,音頻放大器、工業(yè)控制、 DC增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。 圖 313 功能框圖和管腳排列圖 主要特點(diǎn)： 1） 可單電源或雙電源工作 ； 2） 在一個(gè)封裝內(nèi)的兩個(gè)經(jīng)內(nèi)部補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)算放大器 ； 3） 功耗小 ； 4） 頻率范圍寬 ； 5） 內(nèi)部頻率補(bǔ)償 ； 6） 直流電壓增益高 (約 100dB)； 7） 單位增益頻帶寬 (約 1MHz)； 8） 電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?(3— 30V)；雙電源 (177。 — 177。15V) ； 9） 低功耗電流，適合于電池供電 ； 10） 低輸入偏流 ； 11） 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流 ； 12） 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 ； 13） 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 ； 14） 輸出電壓 擺幅大（ 0至 )。 東北石油大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 314 內(nèi)部電路原理圖 主要 參數(shù) ： 1） 輸入偏置電流 45 nA ； 2） 輸入失調(diào)電流 50 nA ； 3） 輸入失調(diào)電壓 mV； 4） 輸入共模電壓最大值 V； 5） 共模抑制比 80dB； 6） 電源抑制比 100dB。 PC817 芯片 通用光電耦合器 PC817 光電耦合器是一種把紅外光發(fā)射器件和紅外光接受器件以及信號(hào)處理電路等封裝在同一管座內(nèi)的器件。當(dāng)輸入電信號(hào) 加到輸入端發(fā)光器件 LED上， LED發(fā)光，光接受器件接受光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后將電信號(hào)直接輸出，或者將電信號(hào)放大處理成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電平輸出，這樣就實(shí)現(xiàn)了 “電－光－電 ”的轉(zhuǎn)換及傳輸，光是傳輸?shù)拿浇椋蚨斎攵伺c輸出端在電氣上是絕緣的，也稱為電隔離。 PC817的引腳功能及外形圖如圖 （ 315） 所示。 東北石油大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 圖 315 PC817引腳功能及外形圖 主要特點(diǎn)： : 1) 能夠有效抑制接地回路的噪聲，消除地干擾，使信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)與主控制端在電氣上完全隔離，避免了主控制系統(tǒng)受到意外損壞 ； 2) 可以在不同電位和不同阻抗之間傳輸電信號(hào)，且對(duì)信號(hào)具有放大和整形等功能，使得實(shí)際電路設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化 ； 3) 開關(guān)速度快，高速光電耦合器的響應(yīng)速度到達(dá) ns數(shù)量級(jí)，極大的拓展了光電耦合器在數(shù)字信號(hào)處理中的應(yīng)用 ； 4) 體積小，器件多采用雙列直插封裝，具有單通道、雙通道以及多達(dá)八通道等多種結(jié)構(gòu)，使用十分方便 ； 5) 可替代變壓器隔 離，不會(huì)因觸點(diǎn)跳動(dòng)而產(chǎn)生尖峰噪聲，且抗震動(dòng)和抗沖擊能力強(qiáng) ； 6) 高線性型光電耦合器除了用于電源監(jiān)測(cè)等，還被用于醫(yī)用設(shè)備，能有效地保護(hù)病人的人生安全。 主要作用：