【正文】 g, and it has a function annex to the various portably type. KEY WORDS: over heat protective, overvoltage integrated circuit (IC), oscillating frequency, pulse width modulation (PWM). III 目 錄 前 言 ....................................................................................................... 1 第 1 章 簡介 ............................................................................................ 3 概述 ............................................................................................ 3 第 2 章 逆變電源原理與構(gòu)成 ............................................................... 4 逆變電源的基本構(gòu)成和原理 ................................................... 4 逆變電源的基本構(gòu)成和原理 ......................................... 4 逆變電源的技術(shù)性能指標(biāo)及主要特點 ........................ 7 逆變電源的主要元器件及其特性 ........................................... 7 TL494 電流模式 PWM 控制器 ...................................... 7 場效應(yīng)管 .........................................................................11 三極管 ............................................................................. 12 第 3 章 各部分支路電路設(shè)計及其參數(shù)計算 ..................................... 13 各部分支路電路設(shè)計及其參數(shù)計算 ..................................... 13 DC/DC 變換電路 ........................................................... 13 輸入過壓保護電路 ........................................................ 14 輸出過壓保護電路 ........................................................ 15 DC/AC 變換電路 ........................................................... 16 TL494 芯片Ⅰ外圍電路 ................................................ 18 TL494 芯片Ⅱ外圍電路 ................................................ 18 逆變電源的整機電路原理圖 ........................................ 19 電路的元件參數(shù)表 ........................................................ 19 第 4 章 調(diào)試 .......................................................................................... 20 結(jié) 論 ....................................................................................................... 21 謝 辭 ....................................................................................................... 22 附錄 A 整機原理圖 ............................................................................... 23 附錄 B 元件參數(shù)表 ............................................................................... 25 附錄 C 元件參數(shù)表 .............................................................................. 26 附錄 D 整機 PCB 板 (兩面 ) .................................................................. 27 IV 參考文獻 ................................................................................................. 29 外文資料翻譯 ........................................................................................ 30 1 前 言 開關(guān)電源是一種由占空比控制的開關(guān)電路構(gòu)成的電能變換裝置，用于交流 —直流或直流 —直流電能變換，通常稱其為開關(guān)電源（ Switched Mode Power SupplySMPS）。在工作時的持續(xù)輸出功率為 150W，具有工作正常指示燈、輸出過壓保護、輸入過壓保護以及過 熱保護等功能。 I 基于 TL494 逆變電源設(shè)計 摘 要 本設(shè)計主要應(yīng)用開關(guān)電源電路技術(shù)有關(guān)知識，涉及模擬集成電路、電源集成電路、直流穩(wěn)壓電路、開關(guān)穩(wěn)壓電路等原理，充分運用芯片 TL494的固定頻率脈沖寬度調(diào)制電路及場效應(yīng)管（ N 溝道增強型 MOSFET）的開關(guān)速度快、無二次擊穿、熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點而組合設(shè)計的電路。該逆變電源的主要組成部分為： DC/DC 電路、輸入過壓保護電路、輸出過壓保護電路、過熱保護電路、 DC/AC 變換電路、振蕩電路、全橋電路。該電源的制造成本較為低廉，實用性強， 可作為多種便攜式電器通用的電源。其功率從零點幾瓦到數(shù)十千瓦， 廣泛用于生活、生產(chǎn)、科研、軍事等各個領(lǐng)域。 開關(guān)電源的核心為電力電子開關(guān)電路，根據(jù)負(fù)載對電源提出的輸出穩(wěn)壓或穩(wěn)流特性的要求，利用反饋控制電路，采用占空比控制方法，對開關(guān)電路進行控制。因為具有這些優(yōu)點，開關(guān)電源的 應(yīng)用越來越廣泛，大有取代線性電源和相控電源的趨勢。但隨著控制技術(shù)和元器件技術(shù)的不斷發(fā)展，開關(guān)電源的各方面的性能都在不斷提高，容量也在不斷擴大。由于開關(guān)變壓器的頻率很高，同樣的功率，體積可以做的很小，所以整個電源可以做到體積小重量輕。 目前逆變電源應(yīng)用廣泛， 但是電路復(fù)雜 ，價格比較昂貴，為此設(shè)計一款逆變電源。 該逆變電源可將電瓶的 12V 直流電轉(zhuǎn)換為 220V/50Hz 的交流電，供數(shù)碼相機、 CD 機、 MD 唱機、筆記本電腦、小型錄像機、電動剃須刀、手機等便攜式產(chǎn)品使用。 該逆變電源在工作時的持續(xù)輸出功率為 150W，并且具有輸出過壓保護、輸入過壓保護以及過熱保護等功能。 3 第 1 章 簡介 概述 逆變電源是將直流點逆變成交流電，本設(shè)計逆變電源工作是的持續(xù)輸出功率為 150W，并且具有輸出過壓保護以及過熱保護等功能。 本逆變電源可將電瓶的 12V 直流電轉(zhuǎn)換為 220V/50Hz 的交流電，供數(shù)碼相機、CD 機、 MD 唱機、 筆記本電腦、小型錄像機、電動剃須刀、手機等便攜式產(chǎn)品使用。 4 第 2 章 逆變電源原理與構(gòu)成 逆變電源的基本構(gòu)成和原理 逆變電源的基本構(gòu)成和原理 以圖 21 的單向橋式逆變電源為例說明其最基本的工作原理。當(dāng)開關(guān) S S4 閉合， S S3 斷開時，負(fù)載電壓 u0 為正；帶開關(guān) S S4 斷開，S S3 閉合時 u0 為負(fù)，其波形如圖 22 所示，這樣就把直流點變成交流電，改變兩組開關(guān)的切換頻率，即可改變輸出交流電的頻率。當(dāng)負(fù)載為電阻時，負(fù)載電流 i0 和電壓 u0 的波形形狀相同，相位也相同，當(dāng)負(fù)載為阻感時， i0 相位滯后于 u0，兩者波形的形狀也不同，圖 22 給出的就是阻感負(fù)載時的 i0 波形。在 t1 時刻斷開 S S4，同時合上 S S3，則 u0 的極性立刻變?yōu)樨?fù)，但是，因為負(fù)載中有電感，其電流方向不能立刻改變而仍維持原方向，這時負(fù)載電流從直流電源負(fù)極流出，經(jīng) S負(fù)載和 S3 流回正極，負(fù)載電感中儲存的能量向直 流電源反饋，負(fù)載電流逐漸減小，到 t2 時刻降為零，之后 i0 才反向并逐漸增大。上面是 S1 S4 均為理想開關(guān)時的分析，實際電路的工作過程要復(fù)雜一些。該電路由 12V 直流輸入、輸入過壓保護電路、過熱保護電路、逆變電路 I、 220V/50KHz 整流濾波、 逆變電路 II、輸出過壓保護電路等組成。逆變電路又包括頻率產(chǎn)生電路（ 50KHz 和 50Hz PWM 脈沖寬度調(diào)制電路）、直流變換電路 (DC/DC)將 12V 直流轉(zhuǎn)換成 220V 直流、交流變換電路 (DC/AC)將 12V 直流變換為 220V 交流。此電路的主要功能是將 12V 直流電轉(zhuǎn)換為 220V/50KHz 的交流電。此電路的主要功能是將 220V 直流電轉(zhuǎn)換為 220V/50Hz 的交流電。 圖 25 逆變 II 電路原理方框圖 2. 電路工作原理 輸入 12V 直流電源電壓，經(jīng)過逆變電路 I 得到 220V/50KHz 的交流電，此交流電再經(jīng)過整流濾波電路得到 220V 高壓直流電，然后經(jīng)過逆變 II 得到 220V/50Hz 交流電。一旦輸入電壓出現(xiàn)過大或者過小時，保護電路立即啟動，然后停止逆變電路 I 的工作。輸出過壓保護電路與逆變電路 II 構(gòu)成反饋回路，一旦電路輸出異常則停止逆變電路 II 的工作。在逆變電路 II 中再用一塊 TL494 芯片產(chǎn)生 50Hz 的脈沖波，全橋電路以 50Hz 的頻率交替導(dǎo)通，從而將 220V 直流和 50Hz 脈沖電路整合，然后輸出 220V/50Hz 的交流電。 逆變電源的技術(shù) 性能指標(biāo)及主要特點 1. 輸入： 12V 直流（汽車蓄電池）。 3. 輸出功率：大于 100W。 5. 有過熱保護功能。 7. 含有工作正常指示燈。TL494 有 SO16 和 PDIP16 兩種封裝形式，以適應(yīng)不同場合的要求。 TL494 內(nèi)置線性鋸齒波振蕩器，外置振蕩元件僅兩個（一個電阻和一個電容）。 TL494 內(nèi)置 5V 參考基準(zhǔn)電壓源。 TL494 內(nèi)置功率晶體管，可提供 500mA 的驅(qū)動能力。 8 2. 引腳設(shè)置及其功能 TL494 的內(nèi)部電路由基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、振蕩器、死區(qū)時間比較器、誤差放大器（兩個）、 PWM 比較器以及輸出電路等組成，各引腳功能見表21。當(dāng)該腳接基準(zhǔn)電壓是，輸出呈推挽型，輸出方波最大占空比為 48％； 當(dāng)該腳 接地是 內(nèi)部二 個輸出晶 體管并聯(lián) 工作輸出 電流可達400mA，最大占空比為 96％ 5 14 +5 +5V 基準(zhǔn)電源輸出端，可輸出 5V 的基準(zhǔn)參考電壓 5 15 V2() 誤差放大器 2 誤差信號輸入端（反相信號端） 16 V2(+) 誤差放大器 2 誤差信號輸入端（同相信號端） 0 9 3. 工作原理 TL494 是一個固定頻率 PWM 控制電路，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 26 所示。 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 250mA。 2. 內(nèi)部有 5V 參考電壓，使用方便，當(dāng)參考電壓短路時，有保護功能，控制很方便。 4. 在高頻開關(guān)電源中，輸出方波必須對稱，在其他一些應(yīng)用中又需要方波人為不對稱，即需控制方波的占空比。 5. 可以選擇單端、并聯(lián)及交替三種輸出