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某某車載逆變電源畢業(yè)設(shè)計(參考版)

2025-06-30 10:52本頁面
  

【正文】 [1] (第五版)[M].北京:高等教育出版社,—67[2] 胡宴如,[M].北京:高等教育出版社,2006. 58—79[3] 李小堅,趙山林,馮小君, DXP 電路設(shè)計與制版實用教程(第2版)[M].北京:人民郵電出版社,—93[4] 周志敏,周紀(jì)海,[M].北京:人民郵電出版社, [5] 康華光,(模擬部分)(第四版)[M].北京:高等教育出版社,[6] (第五版)[M].高等教育出版社,[7] RCA Silicon Power Circuit Manual. Radio Corporation of America,[8] Principles and Book Company, [9] Trivedi M.,John V.,Lipo .,Shenai K..Internal dynamics of IGBT under fault current limiting gate control[C].Industry Applications Conference 2000. Conference Record of the 2000 IEEE, 2000,5:2903-2908. [10] Du H.,Enslin, resonant turnoff snubber for high power IGBT converters[C]. Industrial Electronics, 1998,Proceedings ISIE′ International Symposium on,1998,2:519-523. [11] [M].北京:國防工業(yè)出版社, [12] 李愛文,[M].北京:科學(xué)出版社, [13] [J].電力電子技術(shù)[J],1997,31(1). [14] 周志敏,[M].北京:人民郵電出版社,2003,[15] 張占松等.開關(guān)電源的原理與設(shè)計[M].北京:電子工業(yè)出版社,[16] [M].北京:電子工業(yè)出版社,[17] 李锃,胡敏,鄧焰. 一種修正正弦波輸出逆變電源的設(shè)計[J].機電工程,2008,25(1):220223. [18] 李政,單慶曉,[J]. 2004,7(7):431435[19] 都永超,朱漢林. 12V/220V車載逆變電源實用制作技術(shù)[J].無線電,2005,(11):1418.附 錄附錄1 元器件清單元件名稱型號/數(shù)值數(shù)量R120K1R2 R7 R8 R13 R18 R29 R3010K7R336K1R42001R539K1R61R101001R11 R12 R37 R28 R35 R36 R37 R38 R39 R401k10R14 R164K2R15 R171002R21 R33 R3410K3R22 R2310K 2R24100K1R31 R321K 2R41100K1R421C1100pF1C24700PF1C32200UF1C410UF1C5220pF1C6100pF4C71C82200pF1C95pF1C10 C11 C12 C13 C14 C1510uF6C161D1 D2 D3 D4 D5 D6 D12 D13 D141N54019D7 D8 D9 D101N9144D111N52391D151N5240A1Q1 Q2 Q9 Q102N39044Q3 Q4IRF650A2Q5 Q6 Q7 Q8IRF820A4U1A U2A U3A U4A U5ATL022C5IC1TL4941IC2ICL80381IC3SG3525A1IC4 IC5IR21102附錄2 逆變電源原理圖。,電流互感器的原副邊匝數(shù)比為1:,在副邊會感生出10mA的電流,經(jīng)過整流橋和濾波電容的整流濾波之后轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電流,經(jīng)過可變電阻R20后在運放的反向端輸入一個電壓,取R20為1K,則反向端電壓為5V。圖422 輸出過壓保護電路圖 輸出過流保護電路圖423 輸出過流保護電路圖輸出電流保護電路如圖423所示:電流采樣由電流互感器T2完成,電流互感器的原邊直接串聯(lián)在逆變電源的輸出端,原邊的工頻電流會在副邊感生出感應(yīng)電流。=10V (48),用來濾波。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值一般規(guī)定為輸出電壓的130%~150%。 輸出過壓保護電路輸出過壓保護電路結(jié)構(gòu)如圖422,電阻R41和R42對輸出電壓進行采樣,當(dāng)輸出電壓過高時將導(dǎo)致穩(wěn)壓管D15擊穿,使SG3525A芯片的10腳對地的電壓升高,使芯片SG3525A停止輸出驅(qū)動脈沖,切斷輸出[18]。這里取200。15腳電壓U計算式為: U=12R5247。因為芯片內(nèi)置5V基準(zhǔn)電壓源,負載能力為10mA。圖421 過熱保護電路電路結(jié)構(gòu)如圖421。 圖420 欠壓保護電路圖 過熱保護電路因為逆變電源頻率很高,當(dāng)接大功率負載時逆變器會發(fā)熱,處于過熱狀態(tài)會影響一部分元器件的性能,會影響逆變器的使用壽命。當(dāng)蓄電池的電壓下降超過預(yù)定值后,運算放大器開始工作,輸出跳轉(zhuǎn)為負,同時三級管V截止,向SG3525A的SD端輸出高電平,封鎖IR2110的輸出驅(qū)動信號,此時沒有逆變電壓的輸出。 輸入欠壓保護電路欠壓保護電路如圖420所示,它監(jiān)測蓄電池的電壓狀況,保護電路開始工作,使控制器SG3525A的腳10關(guān)斷端輸出高電平,停止驅(qū)動信號輸出。由于引腳2與基準(zhǔn)電壓輸出端14腳相連,則引腳2的電壓為基準(zhǔn)電壓5V。足以滿足逆變電源320V以及最大電流1A的要求。在逆變電源中,場效應(yīng)管應(yīng)當(dāng)能承受320V的直流高壓電,考慮到電壓波動以及一定的裕量,場效應(yīng)管的電壓參數(shù)應(yīng)大于400V,參照場效應(yīng)管的參數(shù)表,故選用型號為IRF820A的場效應(yīng)管。由ICL8038產(chǎn)生的正弦波經(jīng)相應(yīng)處理后轉(zhuǎn)化為兩列相位互補的50Hz方波,如圖418(b)所示這兩列方波信號分別輸入兩個與門電路的另一個輸入端,經(jīng)過相與后可以去掉SG3525A輸出的調(diào)寬波的半個周期的瞬間方波脈沖,如圖418(c)所示,這樣可以使避免輸出的正弦波形中的雜波干擾,使得輸出波形更加完。因而在本次設(shè)計中,SG3525A輸出的調(diào)寬脈沖并不直接用來驅(qū)動全橋電路。經(jīng)過濾波后輸出為220V的工頻正弦波的前半個周期[15]。其高端和低端輸出的兩列波形圖418(a)中的和。 圖416 直流變換電路圖 DC/AC變換電路圖417 DC/AC轉(zhuǎn)換電路圖DC/AC電路結(jié)構(gòu)如圖417所示,該變換電路為全橋橋式電路。在橋式整流電路中,電容C4濾去了電路中的交流成分,此處濾波取值為10uF。整流濾波電路由四只整流二極管和一個濾波電容組成。極性電容C3濾去12V直流中的交流成分,降低輸入干擾[14]。當(dāng)Q1導(dǎo)通時,Q2截止,場效應(yīng)管Q3因為柵極無正偏壓而截止,而此時Q2截止,導(dǎo)致場效應(yīng)管Q4柵極有正偏壓而導(dǎo)通。電路正常時, TL494的兩個內(nèi)置晶體管交替導(dǎo)通,導(dǎo)致圖中晶體管2的基極也因此而交替導(dǎo)通,Q3和Q4 也交替導(dǎo)通,這樣使變壓器工作在推挽狀態(tài),Q3和Q4以頻率為50KHz交替導(dǎo)通,使變壓器的初級輸入端有50KHz的交流電。此脈沖電壓經(jīng)過整流濾波電路變成320V高壓直流電壓。電路結(jié)構(gòu)如圖416,Q1和Q2的基極分別接TL494的兩個內(nèi)置晶體管的發(fā)射極。當(dāng)電池電壓高于設(shè)定值時,保護電路輸出高電平,使逆變電路停止工作,因為輸出電壓和輸入電壓也是密切相關(guān)的,對輸入的過壓保護在一定程度上也是輸出的過壓保護。場效應(yīng)管無輸入信號,逆變電源停止輸出。在此同時VCC經(jīng)自舉二極管,C1和S2形成回路,對C1進行充電,迅速為C1補充能量,如此循環(huán)反復(fù)。 當(dāng)HIN為低電平時:VM1關(guān)斷,VM2導(dǎo)通,這時聚集在S1柵極和源極的電荷在芯片內(nèi)部通過Rg1迅速放電使S1關(guān)斷。 IR2110工作原理如圖415所示:當(dāng)HIN為高電平時:VM1開通,VM2關(guān)斷,VC1加到S1的柵極和源極之間,C1通過VM1,Rg1和柵極和源極形成回路放電,這時C1就相當(dāng)于一個電壓源,從而使S1導(dǎo)通。在本次設(shè)計中震蕩電容為2200pF,震蕩電阻R34和R35分別為10K、1K,. 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C11,D13分別為自舉電容和自舉二極管,C10為VCC的濾波電容。12腳接地端。9腳為補償端,此電路中輸入正弦波,10腳為封鎖端,芯片停止工作,和相應(yīng)的保護電路相連。反之,則放電時間短。 f= (46)7端的電阻為震蕩電容的放電端。4腳為振蕩器輸出,亦不使用。2腳接地。 SG3525A外圍電路圖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。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。11腳末級三極管集電極,此處亦接外接電源。14腳輸出基準(zhǔn)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。所以15腳電壓應(yīng)高于5V。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。18V,消耗電流為50~250mA。常用的運算放大器有TL022C、TL060C等,其工作電壓為177。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。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 。對于本電路,其震蕩頻率為: f= (45) 由于在該電路中。C為定時電容,它可能影響振蕩頻率、R13用來調(diào)整正弦波的失真。圖中 R11 R12 為定時電阻,均為可調(diào)式。 (7) 圖騰柱輸出峰值電流2A。 (5) 工作頻率高,可達500KHz。 (3) 輸出的電源端(腳3)的電壓范圍為10—20V。 IR2110工作特點: (1) 具有獨立的低端和高端輸入通道。 (引腳13):邏輯電路地電位端,其值可以為0V。 (引腳11):關(guān)斷控制端,當(dāng)該端輸入高電平時,IR2110停止輸出驅(qū)動脈沖。 (引腳9):邏輯電源電壓。 (引腳7):高端輸出。 (引腳5):高端浮置電源偏移電壓。 (引腳3):低端固定電源電壓。圖410 IR2110管腳圖IR2110各引腳名稱及功能:(引腳1):低端輸出。50V/ns,15V下靜態(tài)功耗僅116mW;輸出的電源端(腳3,即功率器件的柵極驅(qū)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。 IR2110采用HVIC和閂鎖抗干擾CMOS制造工藝,DIP14腳封裝。如EXB840/84EXB850/85M57959L/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。 凡是隔離驅(qū)動方式,每路驅(qū)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(fù)雜性。而且信號的最小寬度又受磁化電流所限。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。快速光耦的速度也僅幾十kHz。隔離驅(qū)動可分為電磁隔離和光電隔離兩種方式[13]。 IR2110簡介及其應(yīng)用在功率變換裝置中,根據(jù)主電路的結(jié)構(gòu),其功率開關(guān)器件一般采用直接驅(qū)動和隔離驅(qū)動兩種方式。5V~177。(6) 三角波輸出線性度: %
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