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正文內(nèi)容

基于tl494逆變電源的設(shè)計-展示頁

2024-12-19 09:46本頁面
  

【正文】 入、輸出、過壓、過熱保護(hù)。而且其內(nèi)置 功率晶體管能夠提供 , 使得設(shè)計的電路能夠提供不間斷的交流電,同時滿足電路簡單,體積小的要求。 方案三:采用 TL494芯片 TL494芯片的主要特征是,它 集成了全部的脈寬調(diào)制電路,芯片內(nèi)片內(nèi)置線性鋸齒波振蕩器和誤差放大器,且外置振蕩元件就兩個,一個電容和一個電阻,線路較簡單, 穩(wěn)壓精度為 5V土 5%。可將其制作成逆變電源,其轉(zhuǎn)換效率較高,所需外圍元器件較少,體積較小,成本低,且性能好,可靠性高。且由SG3524 所做的逆變器不允許帶感性負(fù)載。 方案一:采用 SG3524 芯片 SG3524 芯片可以直接產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號,但是這種電路產(chǎn)生的波形線性不好,達(dá)到要求較難,產(chǎn)生 PWM 方波時所需的外圍線路簡單。所以選擇方案二。 高頻升壓 式 電路的缺點(diǎn)是電路 較前兩種 復(fù)雜,可靠性比 前兩種 電路 都 偏低[2]。 圖 高頻升壓 式 電路原理框圖電路 方案三:采用 高頻升壓 式 輸出方式 6 圖 為高頻升壓 式 電路,由于 前兩種 電路的輸出都必須加升壓變壓器, 因 變壓器體積 較 大, 且 效率低,價格也較貴,采用高頻升壓變 式電路 逆變,可實(shí)現(xiàn)高功率逆變。 缺點(diǎn)是 其上、下橋臂的晶體管不共地,必須采用隔離電源或采用專門驅(qū) 動電路。 輸出效率很高, 但電源利用率不高 。 從原理圖可看出, 功率晶體管共地 ,驅(qū)動及控制電路 比較 簡單, 且因 變壓器具有一定的漏感,限制短路電流,從而 提高了電路的可靠性。 功率放大電路的選擇 逆變 電源 的功率 放大 電路一般有推挽 式 、全橋 式 和高頻升壓 式 逆變電路三種,其主電路分別如圖 、圖 和圖 所示。缺點(diǎn)是:線路 較復(fù)雜,對維修 的 技術(shù)要求 較 高,價格較貴。 方案二:采用 正弦波 輸出 正弦 逆變 電源 輸出的交流電壓波形為 50HZ 正弦波, 制作采用簡易的多諧振蕩器 , 其 優(yōu)點(diǎn)是: 除了轉(zhuǎn)換效率高之外, 輸出波形好,失真度低,噪聲低, 性能穩(wěn)定 ,適用于各種整流負(fù)載,并且 控制簡單 , 對通信設(shè)備無干擾 , 成本 也 較低 。缺點(diǎn)是: 因 方波電壓含有大量高次諧波,對收 音機(jī)和某些通信設(shè)備有干擾,在以變壓器為負(fù)載的用電器中將 會 產(chǎn)生附加損耗。設(shè)計功率在幾十瓦至幾百瓦之間。 輸出波形的選擇 方案一:采用 方波 輸出 方波逆變 電源的 輸出交流電壓波形為 50HZ 的 方波。 4 1 設(shè)計方案和比較 逆變電源的分類原則較多,有 根據(jù)輸出交流電壓的相數(shù),分為單相逆變 電源 和三相逆變 電源 ;根據(jù)逆變 電源電路 使用的半導(dǎo)體器件類型不同,分為 MOSFET 模塊、晶體管逆變 電源 及可關(guān)斷晶閘管逆變 電源 等;根據(jù)輸出 電壓 波形 , 分為方波逆變 電源 和正弦波逆變 電源 ;根據(jù)功率轉(zhuǎn)換電路 的不同, 分為橋式電路、推挽電路和高頻升壓電路逆變器等。本 設(shè)計 所介紹的逆變電源主要采用集成化芯片 TL494,電路 優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、成本較低、 適用于各種整流負(fù)載。 現(xiàn)代逆變技術(shù)的 發(fā)展,結(jié)合了眾多先進(jìn)的技術(shù),如半導(dǎo)體電子技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)等。 逆變電源 是一種能夠?qū)?DC12V 的直流電轉(zhuǎn)換成跟電子產(chǎn)品所需相同的 AC220V/50Hz 或AC110V/50Hz 的交流電,是一款很方便使用的供一般電器使用的電源轉(zhuǎn)換器。便攜式能源的種類也日益更新,但電子產(chǎn)品也在不斷得更新,不同國家的市電不同,也會因此造成電子產(chǎn)品的使用。 【關(guān)鍵詞】 TL494; 電源; 正弦波 ;變 壓 3 0 引言 電子技術(shù)的快速發(fā)展,使得我們的生活離不開電子產(chǎn)品,更離不開使用電子產(chǎn)品的能源。 泉 州 師 范 學(xué) 院 畢業(yè)論文(設(shè)計) 題 目 逆變電源的設(shè)計 物理與信息工程 學(xué) 院 電子信息科學(xué)與技術(shù) 專 業(yè) 07 級 1 班 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 博 職 稱 副教授 完成日期 2021 年 4 月 15 日 教務(wù)處 制 1 目錄 摘要?????????????????????????????????? 2 關(guān)鍵詞????????????????????????????????? 2 0 引言????????????????????????????????? 3 1 設(shè)計方案和比較???????????????????????????? 4 輸出波形的選擇????????????????????????? 4 功率放大電路的選擇??????????????????????? 4 脈寬調(diào)制( PWM) 芯片的選擇??????????????????? 6 2 電路設(shè)計及分析???????????????????????????? 6 逆變電源的工作原理???????????????????????? 6 電路的 組成???????????????????????????? 7 各部分電路的功能和作用?????????????????????? 8 電路 主要技術(shù)性能指標(biāo) ??????????????????????? 8 3 系統(tǒng)主要元器件簡介???????????????????????? ??? 8 TL494?????????????????????????????? 8 TL494 簡介???????????????????????? 8 TL494CN 的管腳及其功能 ?????????????????? 8 TL494 的內(nèi)部框圖 ????????????????????? 9 TL494 工作原理簡述???????????????????? 10 變壓器?????????????????????????????? 11 其他主 要器件及其參數(shù)??????????????????????? 11 材料清單????????????????????????????? 12 4 電路的調(diào)試及結(jié)果分析?????????????????????????? 12 逆變電源的性能測試???????????????????????? 13 測試儀器 ????????????????????????????? 13 結(jié)果分析??????????????? ??????? ??????? 13 5 總結(jié)?????????????????? ???????????????? 13 致謝?????????????????????????????? ? ???? 13 參考文獻(xiàn)????????????????????????????? ? ??? 14 Abstract????????????????????????????? ? ??? 15 Key words????????????????????????????? ? ?? 15 附錄??????????????????????????????? ? ??? 16 2 逆變電源的設(shè)計 物理與信息工程學(xué)院 07級電子 信息科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)教師 副教授 【摘 要】 本設(shè)計是 一種基于 TL494 芯片的逆變電源,能夠?qū)崿F(xiàn) 以 12 伏直流電壓轉(zhuǎn)換成 220 伏交流電壓的逆變器,對日常電子產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)方便用電,從而為旅行中能源問題提供一個可行性方案,實(shí)現(xiàn)我們的日常需求。本設(shè)計具有設(shè)計簡單,成本低廉,易于攜帶,電壓可升降等特點(diǎn),可運(yùn)用于大多數(shù)電子產(chǎn)品的臨時用電問題,具有相當(dāng)大的實(shí)用價值。能源在各個行業(yè)和日 常生活中的廣泛應(yīng)用,又使我們急迫得需要處理能源的應(yīng)用問題。在旅游、車載、 各類艦船以及飛行器 、 野營、醫(yī)療急救 等便攜式電器產(chǎn)品的使用中,逆變電源 可以滿足我們的這種需求 。為 越來越多的人所用,它的設(shè)計和改進(jìn)具有很大的開發(fā)價值和發(fā)展前景。 逆變電源的發(fā)展, 將朝著質(zhì)量輕 、體積小 、 效率高 、 性能穩(wěn)定的方向 。 因此 ,本文所介紹的逆變電源 是一種 易于 控制、可靠性較高、性能較好的 逆變電源設(shè)計 [1]。 在電路的設(shè)計過程中,可以通過分類的不同選擇較好的電路模塊。 方波 逆變器所使用的逆變線路不全相同,但是線路比較簡單,使用的功率開關(guān)管數(shù)量 比較 少。優(yōu)點(diǎn)是:價格 較 便宜,維修 較 簡單。此外, 方波 逆變器 有些 調(diào)壓范圍不夠?qū)挘?些方面的 保護(hù)功能不夠完善, 輸出 噪聲比較大。此外,保護(hù)功能齊全,對電容型性和電感性負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)。 方案選擇:經(jīng)過比較可知 ,方波波形輸出在一些方面不夠完善,且輸出 噪聲比較大 ;而正弦波形輸出 的技術(shù)性能和工作可靠性 較好, 噪聲低 , 適用于各種整流負(fù)載,容易滿足題目的要求,故選擇方案二。 圖 推挽式電路原理框圖 方案一:采用推挽單端輸出方式 圖 式 電路,變壓器的中心抽頭接于正電源,功率管交 互 工作,輸出交流電 壓 。缺點(diǎn)是 升壓 變壓器 的 利用率 較 低,帶負(fù)載的能力較差。 5 圖 全橋式電路原理框圖 方案二:采用 全橋式 輸出方式 圖 是 全橋 式 電路 , 4 個 60V/20A 的 MOS FET 管并聯(lián)連接, 組成兩個對稱互補(bǔ)的電路,完成對輸入信號的放大, 克服了推挽 式 電路的缺點(diǎn) ,電源利用率較高,有效提高了輸出功率。其電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 其 前級電路采用推挽 式 結(jié)構(gòu),逆變后經(jīng)過高頻變壓器 變壓 成 為 高頻交流電, 后 又經(jīng)高頻整流濾波電路 ,濾波后 得到高壓直流電, 最后 通過全橋 式 逆變電路實(shí)現(xiàn)逆變。 方案選擇:經(jīng)過比較 可知, 推挽單端輸出方式 的 驅(qū)動及控制電路 比較 簡單, 且 電路的可靠性 較 高。 脈寬調(diào)制( PWM)芯片的選擇 脈寬調(diào)制的脈沖生成的方法很多,分為兩大類,完全由模擬電路產(chǎn)生或由專用集成芯片產(chǎn)生。而且它所產(chǎn)生的脈寬調(diào)制波的占空比不高,波形不理想。 方案二: 采用 SG3525/ 7 芯片 集成脈寬調(diào)制芯片 SG3525/ 7,它的集成度較高,可調(diào)頻又可調(diào)寬,而且可調(diào)性較強(qiáng),可調(diào)動態(tài)范圍較大,可用來構(gòu)建不同類型的驅(qū)動電路。是 SG3524 的增強(qiáng)版,在很多方面進(jìn)行改進(jìn)。芯片內(nèi)置5V的參考基準(zhǔn)電壓源,可不要外接電源。 芯片的輸出方式為推或拉兩種。所以 選擇方案三。它 主要 由逆變橋 電路 、控制邏輯 電路 和濾波電路組成 。電路 的 變換部分采用 TL494, Q Q Q Q6 構(gòu)成驅(qū)動電路, 有 兩路驅(qū) 動電路 各 驅(qū)動 兩只 MOS 晶體 管。 若 需 要 提高輸出功率, 則 每路可采用 3只或者 4 只 晶體 管并聯(lián)應(yīng)用, 其他 電路 部分 不變 [3] 。 結(jié)構(gòu)圖如圖 所示,包含 12V 直流穩(wěn)壓電源,集成芯片 TL494,功放電路,變壓器,反饋調(diào)制電路,以及采樣電路。 圖 逆變電源結(jié)構(gòu)圖 DC12V AC220V AC12V/50HZ 12V直流 穩(wěn)壓電源 PWM TL494 變壓器 功放 反 饋 調(diào) 制 采 樣 電 路 8 各部分電路的功能和作用 直流開關(guān)穩(wěn)壓電源 將 12V直流電壓轉(zhuǎn)換成上下約 12V的直流電壓, 為逆變電源提供較為穩(wěn)定的直流電壓。 變壓器 變壓器采用的是雙 12V轉(zhuǎn) 220V變壓器, 它的作用是把雙 12V直流電壓升壓為交流電。 逆變電源的采樣電路是與芯片 TL494相結(jié)合的,當(dāng)輸出交流電壓發(fā)生變化時,電路 通過采樣電路將變化后的電壓分量輸入到芯片 TL494的第 2腳,并把輸出電壓與芯片的第 1腳的電壓比的不同,來改變脈寬調(diào)制( PWM),從而改變了占空比和電壓,形成穩(wěn)壓電路。10% (3) 額定輸出功率: ≥ 50W (4) 逆變輸出頻率: 50HZ177。 TL494芯片 有 SO16和 PDIP16這 兩種封裝形式, 可 以適應(yīng)不同場合的 應(yīng)用 要求 。 TL494CN的管腳及其功能 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、兩個誤差放大器、脈 寬調(diào)制比較器以及輸出電路等組成。 TL494 的 主要特 征 如下: ( 1) 集成了全部 固定頻率脈寬調(diào)制電路 ; ( 2) 芯片內(nèi)片內(nèi)置線性鋸齒波振蕩器和誤差放大器; ( 3) 外置振蕩元件就兩個,一個電容和一個電阻,線路較簡單; ( 4) 穩(wěn)壓精度為 5V 土 5%; ( 5) 芯片內(nèi)置 5V 的參考基準(zhǔn)電壓源,可不要外接電源; ( 6) 內(nèi)置功率晶體管能夠提供 的驅(qū)動能力; ( 7) 死區(qū)時間可調(diào)整 ; ( 8) 芯片的輸出方式為推或拉兩種。 表 31 TL4
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