【正文】 。(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(fù)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(nèi)部頻率調(diào)節(jié)偏置電壓輸出端。10V～177。(引腳5)：恒流源調(diào)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(diào)節(jié)端。 此外，SG3525A還具有以下功能，即無(wú)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(lái)，PWM 瑣存器才被復(fù)位。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(guò)程。 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)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)。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)，SG3525A才開始工作。上電過(guò)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。由于SG3525A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。由于 SG3525 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。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(shí)鐘信號(hào)同步，為設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。 (9) 逐個(gè)脈沖關(guān)斷。 (7) 具有輸入欠電壓鎖定功能。 (5) 死區(qū)時(shí)間可調(diào)。 (2) （%）V微調(diào)基準(zhǔn)電源。該端可輸出一溫度穩(wěn)定性極好的5V基準(zhǔn)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(hào)地。 A（引腳 11） ：輸出端 A。該端接高電平時(shí)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(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型調(diào)節(jié)器。該端通常接一只 5pF的軟啟動(dòng)電容。該端與引腳 5 之間外接一只放電電阻，構(gòu)成放電回路。（引腳 6） ：振蕩器定時(shí)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(hào)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(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。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(guò)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?？捎糜隍?qū)動(dòng)N溝道的高頻功率MOS管，由于它簡(jiǎn)單可靠及使用方便靈活大大減化了脈寬調(diào)制器的設(shè)計(jì)及調(diào)試[12] 。集成脈寬調(diào)制器SG3525A是美國(guó)硅通用公司（Silicon General）生產(chǎn)的雙端輸出式脈寬調(diào)制器，工作頻率高于100kHz,工作溫度為0℃～70℃,適宜構(gòu)成100W～500W中功率推挽輸出式開關(guān)電源。 SG3525A及其應(yīng)用隨著電力電子技術(shù)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(qū)動(dòng)功率、良好的頻率響應(yīng)特性和開關(guān)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，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(guān)穩(wěn)壓電源和直流斬波電路中用作開關(guān)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(shí)為并聯(lián)單端輸出方式，接14腳時(shí)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(jí)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, 其上加 0～ 電壓時(shí)可使截止時(shí)間從2%線懷變化到 100%。(引腳2)：誤差放大器反向輸入端。 逆變電源主要集成芯片及其功能簡(jiǎn)介 TL494及其應(yīng)用圖47 集成芯片TL494管腳圖TL494各引腳功能簡(jiǎn)介：TL494 的內(nèi)部電路由基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、振蕩電路、間歇期調(diào)整電路、兩個(gè)誤差放大器、脈寬調(diào)制比較器以及輸出電路等組成。微型電流互感器在額定工作電流下工作時(shí)的電流比叫電流互感器額定電流比，用Kn表示,則Kn=I1n/I2n[11]。繞組N1接被測(cè)電流，稱為一次繞組（或原邊繞組、初級(jí)繞組）；繞組N2接測(cè)量?jī)x表，稱為二次繞組（或副邊繞組、次級(jí)繞組）。微型電流互感器稱之為“儀用電流互感器”。電流互感器就起到變流和電氣隔離作用?？紤]全橋電路每個(gè)橋臂上的開關(guān)管導(dǎo)通壓降為1V，則有公式： =[(2) /1]2 （42）設(shè)定本逆變電源系統(tǒng)功率的傳遞效率為，所以，從而計(jì)算變壓器副邊和原邊的匝數(shù)比為：/=22 電流互感器圖46 電流互感器原理圖在供電用電的線路中電流電壓大大小小相差懸殊從幾安到幾萬(wàn)安都有。這些參數(shù)基本上都與變壓器鐵芯的磁化曲線有關(guān)開關(guān)變壓器使用的磁性材料為軟磁鐵氧體,如EI型,E型,EC型等。單激式開關(guān)電源變壓器還分正激式和反激式兩種，對(duì)兩種開關(guān)電源變壓器的技術(shù)參數(shù)要求也不一樣；對(duì)正激式開關(guān)電源變壓器的初級(jí)電感量要求比較大，而對(duì)反激式開關(guān)電源變壓器初級(jí)電感量的要求，其大小卻與輸出功率有關(guān)。單激式開關(guān)電源變壓器的輸入電壓是單極性脈沖，并且還分正反激電壓輸出；而雙激式開關(guān)電源變壓器的輸入電壓是雙極性脈沖，一般是雙極性脈沖電壓輸出。 開關(guān)變壓器一般都是工作于開關(guān)狀態(tài)；當(dāng)輸入電壓為直流脈沖電壓時(shí)，稱為單極性脈沖輸入，如單激式變壓器開關(guān)電源；當(dāng)輸入電壓為交流脈沖電壓時(shí)，稱為雙極性脈沖輸入，如雙激式變壓器開關(guān)電源；因此，開關(guān)變壓器也可以稱為脈沖變壓器，因?yàn)槠漭斎腚妷菏且恍蛄忻}沖，因?yàn)殚_關(guān)變壓器還分正、反激輸出。開關(guān)電源變壓器一般用在開關(guān)電源等涉及高頻電路的場(chǎng)合。其輸出高電平最低為2V。正向特性反向特性i/mAu/V△IzUz△Uz 圖43 穩(wěn)壓管的VI特性 與門 在逆變電源電路中采用的與門芯片型號(hào)為74LS08，典型值為5V。 穩(wěn)壓二極管構(gòu)成的穩(wěn)壓電路，雖然穩(wěn)定度不很高，輸出電流也較小，但卻具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用非常廣泛。穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài)時(shí)，其兩端的電壓是基本不變的。這種管子的雜質(zhì)濃度比較大，空間電荷區(qū)內(nèi)的電荷密度也大，因而該區(qū)域很窄，容易形成強(qiáng)電場(chǎng)。當(dāng)0時(shí)才有可能有電流即漏極電流產(chǎn)生，即當(dāng)時(shí)MOS管才導(dǎo)通。本設(shè)計(jì)采用的是N溝道增強(qiáng)型MOSFET。這種器件不僅兼有開關(guān)速度快、無(wú)存儲(chǔ)時(shí)間、體積小、重量輕、耗電省、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，而且還有輸入阻抗高、噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)和制造工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此大大的擴(kuò)展了它的應(yīng)用范圍，特別是在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。它是利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制其電流大小的半導(dǎo)體器件。本次設(shè)計(jì)就采用硬件調(diào)制法，通過(guò)使用脈沖調(diào)制芯片來(lái)產(chǎn)生所需要的正弦脈沖調(diào)寬波。其實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，可以用模擬電路構(gòu)成三角波載波和正弦調(diào)制波發(fā)生電路，用比較器來(lái)確定它們的交點(diǎn)，在交點(diǎn)時(shí)刻對(duì)開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，就可以生成SPWM波[8]。 硬件調(diào)制法 硬件調(diào)制法是為解決等面積法計(jì)算繁瑣的缺點(diǎn)而提出的，其原理就是把所希望的波形作為調(diào)制信號(hào)，把接受調(diào)制的信號(hào)作為載波，通過(guò)對(duì)載波的調(diào)制得到所期望的PWM波形。該方案實(shí)際上就是SPWM法原理的直接闡釋，用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替正弦波，然后計(jì)算各脈沖的寬度和間隔，并把這些數(shù)據(jù)存于微機(jī)中，通過(guò)查表的方式生成PWM信號(hào)控制開關(guān)器件的通斷，以達(dá)到預(yù)期的目的。其缺點(diǎn)是直流電壓利用率較低，線性控制范圍較小。當(dāng)三角波既在其頂點(diǎn)又在底點(diǎn)時(shí)刻對(duì)正弦波進(jìn)行采樣時(shí)，由階梯波與三角波的交點(diǎn)所確定的脈寬，在一個(gè)載波周期(此時(shí)為采樣周期的兩倍)內(nèi)的位置一般并不對(duì)稱，這種方法稱為非對(duì)稱規(guī)則采樣[7]。其原理就是用三角波對(duì)正弦波進(jìn)行采樣得到階梯波，再以階梯波與三角波的交點(diǎn)時(shí)刻控制開關(guān)器件的通斷，從而實(shí)現(xiàn)SPWM法。其優(yōu)點(diǎn)是所得SPWM波形最接近正弦波，但由于三角波與正弦波交點(diǎn)有任意性，脈沖中心在一個(gè)周期內(nèi)不等距，從而脈寬表達(dá)式是一個(gè)超越方程，計(jì)算繁瑣，難以實(shí)時(shí)控制。軟件生成法其實(shí)就是用軟件來(lái)實(shí)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。圖36 雙極性PWM控制方式波形可以看出，單相橋式電路既可采取單極性調(diào)制，也可采取雙極性調(diào)制，由于對(duì)開關(guān)器件通斷控制的規(guī)律不同，它們的輸出波形也有較大的差別。即當(dāng)時(shí)，給V1和V4以導(dǎo)通信號(hào)，給V2和V3以關(guān)斷信號(hào)，這時(shí)如0，則VV4通，如果0，則VD1和VD4通，不管哪種情況都是輸出電壓=。仍然在調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)的交點(diǎn)時(shí)刻控制各開關(guān)器件的通斷。采用雙極性方式時(shí)，在的半個(gè)周期內(nèi)，三角形載波不再是單極性的，而是有正有負(fù)，所得到的PWM波也是有正有負(fù)。圖35 單極性PWM控制方式波形和單極性PWM控制方式相對(duì)應(yīng)的是雙極性控制方式。圖中的虛線表示中的基波分量。在的負(fù)半周，V1保持?jǐn)鄳B(tài)，V2保持通態(tài)，當(dāng)時(shí)使V3導(dǎo)通，V4關(guān)斷，=；當(dāng)時(shí)使V3關(guān)斷，V4導(dǎo)通，=0。在和的交點(diǎn)時(shí)刻控制IGBT的通斷。圖34 單相橋式PWM逆變電路控制V3和V4通斷的方法如圖35所示。這樣，總可以得到和零兩種電平。在負(fù)載電流為正的區(qū)，V1和V4導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電壓等于支流電壓；V4關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流通過(guò)V1和VD3續(xù)流，=0。具體的控制規(guī)律如下：在輸出電壓的正半周，讓V1保持通態(tài)，V2保持?jǐn)鄳B(tài)，V3和V4交替通斷。圖34是采用IGBT作為開關(guān)器件的單相橋式電壓型逆變電路。當(dāng)調(diào)制信號(hào)波為正弦波時(shí)，所得到的就是SPWM波形。調(diào)制法：即把希望輸出的波形作為調(diào)制信號(hào)，把接受調(diào)制的信號(hào)作為載波，通過(guò)信號(hào)波的調(diào)制得到所期望的PWM波形。按照計(jì)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。圖33 用PWM波代替正弦半波 .2 PWM逆變電路PWM逆變電路可以分成電壓型和電流型兩種，但目前的實(shí)際應(yīng)用的PWM逆變電路幾乎都是電壓型電路，下面我們主要分析電壓型PWM逆變電路的控制方法。SPWM波形：脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形，稱為SPWM（Sinusoidal PWM）波形。根據(jù)面積等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。這就是PWM波形。這些脈沖寬度相等，都等于/N，但幅值不等，且脈沖頂部不是水平直線，而是曲線，各脈沖的幅值按正弦規(guī)律變化?，F(xiàn)在我們來(lái)介紹下PWM波形和SPWM波形。用傅立葉級(jí)數(shù)分解后將可看出，各i(t)在低頻段特性將非常接近，僅在高頻段有所不同。脈沖越窄，各i(t)波形的差異也越小。圖32 b給出了不同窄脈沖時(shí)i(t)的響應(yīng)波形。圖中u(t)為電壓窄脈沖，其形狀和面積分別如圖31 a、b、c、d所示，為電路的輸入。當(dāng)窄脈沖變?yōu)?1 d的單位脈沖函數(shù)（t）時(shí)，環(huán)節(jié)的響應(yīng)即為該環(huán)節(jié)的脈沖過(guò)度函數(shù)。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。沖量即指窄脈沖的面積。而另一路正弦波則經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)化為50HZ的方波作為基準(zhǔn)信號(hào)，該基準(zhǔn)信號(hào)與SG3525A產(chǎn)生的高頻正弦波調(diào)寬脈沖輸入與門芯片，最后將與門的輸出信號(hào)輸入兩片場(chǎng)效應(yīng)管專用驅(qū)動(dòng)芯片IR2110，再由IR2110輸出高頻的調(diào)寬脈沖以控制四個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的交替導(dǎo)通，輸出的電壓在經(jīng)過(guò)LC工頻濾波后便可輸出穩(wěn)定的準(zhǔn)正弦波供負(fù)載使用[5]。因而產(chǎn)生的正弦波一路經(jīng)相應(yīng)的處理后將其幅值調(diào)整至1V至3V之間，然后輸入以SG3525A，在芯片內(nèi)部通過(guò)與鋸齒波比較產(chǎn)生高頻的正弦波調(diào)寬脈沖。為了使逆變電源輸出準(zhǔn)正弦波，本設(shè)計(jì)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(lái)完成。320V/50K整流濾波全橋電路LC濾波50Hz正弦波 電 路驅(qū)動(dòng)芯片IR2110脈沖調(diào)寬芯 片220V/50Hz圖33 逆變II電路原理方框圖電路工作原理:在逆變電路II中320V/50HZ的高壓交流電經(jīng)過(guò)整流橋的整流濾波整流成為320V的高壓直流電。320V/50K12V/DC變壓器推挽電路 50KHz推挽 電 路圖32 逆變I電路原理方框圖逆變電路Ⅱ的框圖如圖33所示。該部分電路主要是用一塊TL494芯片，通過(guò)輸出50K的脈沖來(lái)控制開關(guān)管的交替導(dǎo)通，進(jìn)而產(chǎn)生50K的高頻交流電。逆變Ⅰ整流濾波12V/DC逆變Ⅱ輸出過(guò)流保護(hù)輸出過(guò)壓保護(hù)輸入過(guò)壓保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)輸入欠壓保護(hù)輸 出圖31 整機(jī)原理方框圖逆變電路I原理如圖32所示。過(guò)熱保護(hù)電路是當(dāng)電路工作溫度過(guò)高時(shí)，啟動(dòng)保護(hù)使逆變電路I停止工作。其中輸入過(guò)壓、欠壓保護(hù)電路、輸出過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)電路、過(guò)熱保護(hù)電路構(gòu)成整個(gè)電路的保護(hù)電路。該電路由12V直流輸入以及輸入