車載逆變電源的設(shè)計-在線瀏覽
2025-04-09 04:56本頁面
【正文】 DC12V 直流電轉(zhuǎn)換為和市電相同的 AC220V 交流電、供一般電器使用的車用電源轉(zhuǎn)換器。它是常用的車用汽車電子用品。按照輸出波形來分， 車載逆變電源可分為正弦波輸出和方波輸出兩種。后者提供的交流電的質(zhì)量較差，且?guī)лd能力差，不能接 “ 感性負(fù)載 ” ，但其技術(shù)要求低，體積小，電路簡單，價格低。同時，其 帶 負(fù)載能力差，僅為額定負(fù)載的 40%－ 60%，不能帶感性負(fù)載。 針對上述缺點(diǎn)，近年來出現(xiàn)了準(zhǔn)正弦波（或稱改良正弦波、修正正弦波、模擬正弦波等）逆變器，其輸出波形從正向最大值到負(fù)向最大值之間有一個時間間隔，使用效果有所改善，但準(zhǔn)正弦波的波形仍然是由折線組成，屬于方波范疇，連續(xù)性不好。準(zhǔn)正弦波逆變器可以滿足我們大部分的用電需求，效率高，噪音小，售價適中，因而成為市場中的主流產(chǎn) 品 。 3 2 設(shè)計 概述 該逆變電源的基本構(gòu)成和原理 （ 1）基本構(gòu)成 本次設(shè)計電路的 方框圖如圖 1 所示 。逆變電路 I、 逆變電路 II 的 框圖 分別見 圖 圖 3。 圖 1 整機(jī)原理方框圖 逆變電路 I 的 原理如圖 2 所示。 圖 2 逆變 I 電路原理方框圖 逆變電路 II 的原理 如圖 3 所示。全橋電路以 50Hz 的頻率交替導(dǎo)通，產(chǎn)生 50Hz 交流電。 其中輸入過壓保護(hù)電路、輸出過壓保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路構(gòu)成整個電路的保護(hù)電路。過熱保護(hù)電路是當(dāng)電路工作溫度過高時，啟動保護(hù)使逆變電路 I 停止工作。 在逆變電路 I 中是 用一塊 TL494 芯片產(chǎn)生 50KHz 的脈沖頻率，經(jīng)過變壓器推挽電路將 12V直流轉(zhuǎn)換成 220V/50KHz 的交流電。在該電路中都是利用 TL494 的輸出端作為逆變電路工作狀態(tài)的控制端。通常設(shè)備工作空間狹小，環(huán)境惡劣，干擾大。 逆變電源質(zhì)量的好壞極大地 影響著電子設(shè)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，因而本設(shè)計要求輸出電壓波形為準(zhǔn)正弦波，以克服方波逆變器不能帶感性負(fù)載的特點(diǎn)。 （ 2） 輸出： 220V 交流（非正弦波）。 （ 4）具有輸入過壓保護(hù)和輸出過壓保護(hù)。 （ 6）可作為多種電器的通用電源。 逆變電源的主要元器件及其特性 TL494 電流 模式 PWM控制器 TL494 是一種固定頻率脈沖寬度調(diào)制電路 [1]，它包含了開關(guān)電源控制所需的全部功能，廣泛用于單端正激雙管式、半橋式以及全橋式開關(guān)電源。 （ 1）主要特征 集成了全部的脈沖寬度調(diào)制電路。 TL494 內(nèi)置誤差放大器。 可調(diào)整死區(qū)時間。 有推或拉兩種輸出方式。 表 1 TL494 引腳功能表 引腳號 引腳功能 2 誤差放大器 I 的同相和反相輸入端 3 相位校正和增益控制端 4 間歇期調(diào)整，其上加 ，可使截止時間從 2%線性變化到 100%；死區(qū)時間控制，輸入直流電壓為 04V，控制 TL494 輸出脈沖的占空比為。 6 分別用于外接振蕩電容 Ct和振蕩電阻 Rt，產(chǎn)生鋸齒波電壓并送至 PWM比 6 較器，振蕩頻率 1FoscCtRt?，定時電阻取值在 1KΩ 以上 7 接地端 11 分別為 TL494 內(nèi)部兩個末級輸出三極管的集電極和發(fā)射極 12 電源供電端 13 輸出控制端，當(dāng)該端電壓為零時，用于驅(qū)動單端電路。 TL494 適用于設(shè)計所有的單端或雙端開關(guān)電源電路，其主要性能如下： 圖 4 TL494 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 TL494 末級的兩只三極管在 7~40V 范圍工作時，最大輸出電流可達(dá) 250mA。 通過對 TL494 的 4 腳控制，即可調(diào)節(jié)占空比，還可作輸出軟啟動保護(hù)用。 可以選擇單端、并聯(lián)及交替三種輸出方式。由 TL494 芯片構(gòu)成電壓反饋電路時， 2 腳上通過電阻從內(nèi)部 5V基準(zhǔn)電壓上取分壓，作為 1 腳比較的基準(zhǔn)。當(dāng) 4 腳接地時，死區(qū)寬度為零，即全輸出；當(dāng)其接 5V 電壓時；死區(qū)寬度最大，無輸出脈沖。 5 腳及 6 腳接振蕩器的接地 電容、電阻。三極管 VT1 和 VT2 受控于或非門。當(dāng)控制信號增大時，輸出脈沖的 寬度將減小。死區(qū)時間比較器具有 120mV 的輸入補(bǔ)償電壓，它限制了最小輸出死區(qū)時間約等于鋸齒波周期的 4%。在死區(qū)時間控制端上接固定電壓（在 0~ 之間）時，即能在輸出脈沖上產(chǎn)生附加的死區(qū)時間。兩 個誤差放大器具有從 到 的共模輸入范圍，這可從電源的輸出電壓和電流中察覺到。正是由于這種電路結(jié)構(gòu)，誤差放大器只需最小的輸出即可支配控制回路。若輸出控制端連接到參考電壓上，那么調(diào)制脈沖交替送至兩個三極管，輸出頻率等于脈沖振蕩器的一半。輸出變壓器為一個反饋繞組及二極管提供反饋電壓。在這種狀態(tài)下，輸出脈沖的頻率將等于振蕩器的頻率。在典型的 0℃ ~70℃溫度范圍和 50 mV 電壓的溫漂條件下，該基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路能提供177。 場效應(yīng)管 場效應(yīng)管是一種適應(yīng)開關(guān)電源小型化、高效率化和高可靠性要求的 理想器件。這種器件不僅兼有開關(guān)速度快、無存儲時間、體積小、重量輕、耗電省、壽命長等特點(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。本設(shè)計采用的是 N 溝道增強(qiáng)型 MOSFET。當(dāng) Vgs 0 時才有可能有電流即漏極電流產(chǎn)生。 圖 5 MOSFET 代表符號圖 三極管 本設(shè)計選用了兩種三極管，因?yàn)?
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