【正文】 感謝四年中陪伴在我身邊的同學、朋友，感謝他們?yōu)槲姨岢龅挠幸娴慕ㄗh和意見，有了他們的支持、鼓勵和幫助，我才能充實的度過了四年的學習生活。梁老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵，提出了一系列可行性的建議，在此同樣致以誠摯的謝意。同時，杜老師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度也令我十分敬佩，是我以后學習和工作的榜樣, 在此表示對杜老師最誠摯的謝意。首先誠摯的感謝我的論文指導老師杜老師。在論文完成之際，我的心情萬分激動。設計符合逆變電源小型化、輕量化、高頻化以及高可靠性、低噪聲的發(fā)展趨勢。本設計具有靈活方便、適用范圍廣的特點，基本能夠滿足實踐需求。其中的高頻SPWM由集成芯片構成的純硬件電路來產(chǎn)生，避免了使用單片機而需要大量計算和編程的麻煩。在該高性能車載逆變器中采用中間直流環(huán)節(jié)的高頻變壓器式逆變電源系統(tǒng)結構，它由高頻變壓器升壓、整流濾波、高頻SPWM逆變和高頻濾波輸出組成。 結論本文設計了一款高性能的車載逆變電源。,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構如圖422，電阻R41和R42對輸出電壓進行采樣，當輸出電壓過高時將導致穩(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。因為芯片內置5V基準電壓源，負載能力為10mA。圖421 過熱保護電路電路結構如圖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。當蓄電池的電壓下降超過預定值后，運算放大器開始工作，輸出跳轉為負，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關斷端輸出高電平，停止驅動信號輸出。由于引腳2與基準電壓輸出端14腳相連，則引腳2的電壓為基準電壓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，場效應管應當能承受320V的直流高壓電，考慮到電壓波動以及一定的裕量，場效應管的電壓參數(shù)應大于400V,參照場效應管的參數(shù)表，故選用型號為IRF820A的場效應管。由ICL8038產(chǎn)生的正弦波經(jīng)相應處理后轉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。因而在本次設計中，SG3525A輸出的調寬脈沖并不直接用來驅動全橋電路。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轉換電路圖DC/AC電路結構如圖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Q1導通時，Q2截止，場效應管Q3因為柵極無正偏壓而截止，而此時Q2截止，導致場效應管Q4柵極有正偏壓而導通。電路正常時， TL494的兩個內置晶體管交替導通，導致圖中晶體管2的基極也因此而交替導通，Q3和Q4 也交替導通，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。電路結構如圖416，Q1和Q2的基極分別接TL494的兩個內置晶體管的發(fā)射極。當電池電壓高于設定值時，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。 當HIN為低電平時：VM1關斷，VM2導通，這時聚集在S1柵極和源極的電荷在芯片內部通過Rg1迅速放電使S1關斷。 IR2110工作原理如圖415所示：當HIN為高電平時：VM1開通，VM2關斷，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就相當于一個電壓源，從而使S1導通。在本次設計中震蕩電容為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，通過電阻后驅動四個場效應管交替導通，IR2110驅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腳電壓應高于5V。為了減少電路的不必要損耗，而且本設計中對運算放大器的要求不高，因而本次設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。在本次設計中需要用到電壓比較器對相應信號進行處理。從而輸入SG3525A，通過與其內部的鋸齒波比較產(chǎn)生需要的脈沖調寬波（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用來調整正弦波的失真。圖中 R11 R12 為定時電阻，均為可調式。 (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）:關斷控制端，當該端輸入高電平時，IR2110停止輸出驅動脈沖。 （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。 凡是隔離驅動方式，每路驅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?？焖俟怦畹乃俣纫矁H幾十kHz。隔離驅動可分為電磁隔離和光電隔離兩種方式[13]。 IR2110簡介及其應用在功率變換裝置中，根據(jù)主電路的結構，其功率開關器件一般采用直接驅動和隔離驅動兩種方式。5V～177。(6) 三角波輸出線性度: %。(4) 低失真正弦波: 1%。(2) 頻率范圍: ～300kHz。13．NC(引腳114)空置端。(引腳11)：負電源或接地端。 (引腳9)：方波/矩形波輸出端（集電極開路輸出）。(引腳7)：內部頻率調節(jié)偏置電壓輸出端。10V～177。(引腳5)：恒流源調節(jié)（外接電阻端）。 (引腳3)：三角波/鋸齒波輸出端。圖49 ICL8038管腳圖 ICL8038各引腳名稱及功能：(引腳1)：正弦波失真調節(jié)端。 此外，SG3525A還具有以下功能，即無論因為什么原因造成 PWM 脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個時鐘信號到來，PWM 瑣存器才被復位。欠電壓鎖定功能同樣作用于輸出級和軟啟動電路。如果該高電平持續(xù)，軟啟動電容將充分放電，直到關斷信號結束，才重新進入軟啟動過程。 外接關斷信號對輸出級和軟啟動電路都起作用。當輸出電壓因輸入電壓的升高或負載的變化而升高時，誤差放大器的輸出將減小，這將導致PWM比較器輸出為正的時間變長，PWM瑣存器輸出高電平的時間也變長，因此輸出晶體管的導通時間將最終變短，從而使輸出電壓回落到額定值，實現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)。只有軟啟動電容充電至其上的電壓使引腳8處于高電平時，SG3525A才開始工作。上電過程中，由于電容兩端的電壓不能突變，因此與軟啟動電容接入端相連的PWM比較器反向輸入端處于低電平，PWM比較器輸出高電平。由于SG3525A內部集成了軟啟動電路，因此只需要一個外接定時電容。由于 SG3525 內部集成了軟啟動電路，因此只需要一個外接定時電容。SG3525A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)時鐘信號同步，為設計提供了極大的靈活性。 (9) 逐個脈沖關斷。 (7) 具有輸入欠電壓鎖定功能。 (5) 死區(qū)時間可調。 (2) （%）V微調基準電源。該端可輸出一溫度穩(wěn)定性極好的5V基準電壓。 （引腳 15） ：偏置電源接入端。 B（引腳 14） ：輸出端 B。 (引腳 12)：信號地。 A（引腳 11） ：輸出端 A。該端接高電平時控制器輸出被禁止。在該端與引腳2之間接入不同類型的反饋網(wǎng)絡，可以構成比例、比例積分和積分等類型調節(jié)器。該端通常接一只 5pF的軟啟動電容。該端與引腳 5 之間外接一只放電電阻，構成放電回路。（引腳 6） ：振蕩器定時電阻接入端。 (引腳 4)：振蕩器輸出端。 (引腳 3)：振蕩器外接同步信號輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)中，該端接給定信號。在開環(huán)系統(tǒng)中，該端與補償信號輸入端（引腳 9）相連，可構成跟隨器。圖48 SG3525A管腳圖SG3525A各引腳名稱及功能：(引腳 1)：誤差放大器反向輸入端。在脈寬比較器的輸入端直接用流過輸出電感線圈的信號與誤差放大器輸出信號進行比較，從而調節(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?？捎糜隍寗覰溝道的高頻功率MOS管，由于它簡單可靠及使用方便靈活大大減化了脈寬調制器的設計及調試[12] 。集成脈寬調制器SG3525A是美國硅通用公司（Silicon General）生產(chǎn)的雙端輸出式脈寬調制器，工作頻率高于100kHz,工作溫度為0℃～70℃,適宜構成100W～500W中功率推挽輸出式開關電源。 SG3525A及其應用隨著電力電子技術的發(fā)展，各種大功率全控型器件相繼推出，其中 MOS型功率晶體管發(fā)展非常迅速，由于它具有高耐壓 、低驅動功率、良好的頻率響應特性和開關時間短等優(yōu)點，在許多方面可替代雙極型晶體管，其工作頻率可提高到200kHz以上，常常在開關穩(wěn)壓電源和直流斬波電路中用作開關管。(引腳15)：誤差放大器Ⅱ反向輸入端。(引腳13)：輸出控制端,該腳接地時為并聯(lián)單端輸出方式，接14腳時為推挽輸出方式。(引腳8)、E1(引腳9)、C2(引腳11)、E2(引腳10)分別為末級輸出三極管的集電極和發(fā)射極。(引腳5)：外接震蕩電容。(引腳4)：死區(qū)控制端,