车载逆变电源设计 论文
郑州工业安全职业学院毕业论文（设计）
题目：车载逆变电源设计
姓名孟小鹏
系别信息工程系
专业电气技术
班级 08电气
指导教师左明鑫
2011年05 月04 日
目录
前言 (4)
第一章车载电源具体电路设计 (6)
1.1 车载电源的主电路设计 (6)
1.2 DC/DC转换的设计 (7)
1.3 DC/AC变换的设计 (9)
第二章控制电路的设计 (11)
2.1 驱动电路设计 (11)
2.1.1 IGBT驱动电路要求 (11)
2.1.2 EXB841芯片 (11)
2.2 PWM控制器的设计 (12)
2.3 PWM 信号的产生 (17)
第三章保护电路的设计 (18)
3.1 过流保护 (18)
3.2 蓄电池的欠压保护 (18)
3.3过热保护 (19)
3.4 LED显示与报警蜂鸣 (20)
第四章调试与运行结果 (21)
第五章设计心得 (22)
第六章致谢 (23)
参考文献 (24)
附录1 车载电源电路图 (26)
附录2 元件参数 (27)
摘要
载逆变电源是可以把汽蓄电池12V直流电转变为大多数电器所需要的220V交流电，本次设计是将12V直流电源通过两个IGBT的导通和关断将输入的直流电压转变成脉宽调制交流电压，也就是把12V直流通过TL494PWM控制器变为12V脉冲输出接着利高频变压器把交流电压升高为360V左右。再用全波整流交流电压转换成直流高压电压320V，再利用开关管组成的全桥变换器把高压直流320V的逆变所需交流电220V，方波电压最后再经过LC 工频滤波得到有效值为220V/50HZ的交流电供负载使用。其中设计了对开关管的驱动电路，本次设计采用富士集团的EXB系类驱动IGBT的工作，通过控制IGBT等的通断时间来实现本次的设计DC/DC升压，DC/AC的逆变。该设计应用开关电源电路技术有关知识，涉及到模拟集成电路。电源集成电路充分应用了TL494/SG3525的固定频率脉冲宽度调制电路。因此本次的模块设计主要包括DC\DC高频升压逆变转换模块、整流滤波AC/DC逆变桥模块、欠压保护、过流保护、过热保护等部分组成。本文所介绍的逆变电源电路主要采用集成化芯片包括了TL494、SG3525作为PWM的控制器，通过调整驱动脉冲的占空比或关断脉冲来实现电压调节、过流保护及欠压保护等功能，使得电路结构简单、性能稳定、成本较低。因此这种电路是一种控制简单、可靠性较高、性能较好的电路
关键词: 车载电源逆变电路 IGBT PWM
前言
车载逆变电源是将汽车发动机或汽车电瓶上的直流电转换为交流电，供一般电器产品使用，是一种较方便的车用电源转换设备。它是常用的车用汽车电子用品。有了它就可以在汽车上使用通常在家庭里才能使用的电器，比如车载音响、便携电脑、电视机、打印机、传真机、游戏机、摄像机、数码相机等设备或对其机内电池进行充电，大功率的逆变器，还可以带动电钻、电热水器、微波炉等大功率电器，也常应用医疗急救仪器、军用车载设备等，现在已经发展为可应用于各个行业领域，不仅可作为移动交流电源在车辆，船舶上使用，也适合与太阳能电池配合使用，能够方便地为这些电气设备提供交流电。在交通发达的欧美国家，车载逆变器早已成为每辆汽车的必备工具。目前车载动力电源已经成为是未来汽车发展的一个重要方向。对于以电池供电的全电动力系统或者以发动机和蓄电池混合动力系统而言，车载电源的设计的信息和资源,应达到简化、减少传感器数量、避免控制功能重复、提高系统可靠性和可维护性、降低成本、更好地匹配和协调各个控制系统的目的。减少不可再生能源的利用，减少污染气体排放。降低成本，保护环境，绿化世界。本文所设计的电动汽车能源设计方案，基本能够实现节约能源，优化发动机工作效率的目的，并且技术相对比较成熟，具有高度灵活性、简单的扩展性、优良的抗干扰性和处理错误能力，对于提高汽车的动力性、操作稳定性、安全性都有重要意义。
车载电源
（1）车载电源
车载电源是电子设备的动力部分是一种通用性很强的电子产品。它在各个行业及日常生活中得到了广泛的应用，其质量的好坏极大地影响着电子设备的可靠性,其转换效率
的高低和带负载能力的强弱直接关系着它的应用范围。方波逆变是一种低成本，极为简单的变换方式。它适用于各种整流负载，但是对于变压器的负载的适应不是很好，有较大的噪声。据统计，国内配备这种转换器的车还不足20%，加之每年汽车销量居高不下，因而电源转换器在国内有很大的市场前景。
（2）车载电源优点
按照输出波形来分，车载逆变电源可分为正弦波输出和方波输出两种。价格它具有可编程动态输出电压、高精度稳频稳压按键式快速调节电压、频率、高精度显示:电压、电流、频率、有功功率、输出电压0～300V可调可模拟世界各国各地国电压具有过压、过流、过载、超温等多重保护及报警功能我们的准正弦波电力逆变电源内设有欠压警示和欠压保护电路，当长时间使用电瓶导致电压下降10V时，欠压保护电路启动，输出电压切断并报警，以防止因电瓶电压过低而无法启动发动机的事故。因此，用户可以在发电机关闭的状态使用车载逆变电源车。
设计控制要求
车载电源系统设计是关系车辆性能的一个重要因素。设计时需要考虑综合车辆总体设计方案和外部使用环境，为了节约电源，还需要设计一定的控制策略保证电源的最佳利用。所以很有必要对全电车辆的电源管理系统进行深入探讨。
本次的设计就是可以要把汽车内的蓄电池组的里的12V直流电源转变为市电220V/50HZ交流电。先查阅相关资料熟悉了解各个设计模块工作原理，首先介绍了驱动电路芯片和的使用，设计驱动和保护电路、欠电压保护电路和过流保护电路。应画出系统的框图、各个模块的设计的电路图，各个芯片的外部接线图。计算各个模块的各个元件的额定电压额定电流等，以及各个元件参数选型，以及本文阐述了要求车载电源的设计及实验过程中的一些特殊问题的解决措施。
第一章车载电源具体电路设计
1.1 车载电源的主电路设计
（1）车载电源的工作原理
利用功率开关把输入的直流电压转变成脉宽调制交流电压，然后利用推挽逆变器和高频变压器把交流电压升高，再用全波整流交流电压转换成直流，最后由全桥变换器把高压直流逆变成所需交流电。我们的准正弦波电力逆变电源内设有欠压警示和欠压保护电路，当长时间使用电瓶导致电压下降10V保护电路启动，输出电压切断并报警，以防止因电瓶电压过低而无法启动发动机的事故。因此，用户可以在发电机关闭的状态使用车载逆变电源。本文所介绍的逆变电源电路主要采用集成化芯片，使得电路结构简单、性能稳定、成本较低。因此，这种电路是一种控制简单、可靠性较高、性能较好的电路。
如下的系统结构框图所示：主要包括DC/DC高频升压逆变转换模块、AC/DC逆变桥模块、欠压保护、过流保护等部分组成。
12V蓄电池
DC/DC高
频升压
DC/AC
逆变
控制电路
驱动电路
工频LC滤波
负
载过流保护
欠压保护
220V
50HZ
过流保护
图2.1车载电源的基本结构(2)车载电源电路结构与功能具体分析
VT1 VT2
VT3VT5
VT4
VT6
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D9
D8
D10
Ua
L0
C0
R5
C1
R6
T1
VT1、VT2
驱动电路
直流电
压反馈
TL494
VT3-VT6
驱动电路
4路驱动
信号
555方波
过电流
保护
SG3525
正弦波发
生电路
交流电
压反馈
+
-Ur
Ud
220V\
50HZ
N1
N3
N2
图2.2车载电源系统图
首先由DC/DC变换将DC12V电压逆变为高频方经过高频升压变压器升压，再整流滤
波得到一个稳定的约320V直流电压，该部分的控制信号由TL494芯片产生。然后再由DC/AC变换以方波逆变的方式，将稳定的直流电压逆变成有效值稍大于220V的方波电压然后再经过LC工频滤波得到有效值电压为220V的50Hz交流电压，以驱动负载。为保证系统可靠运行，防止主电路对控制电路的干扰，采用主、控电路完全隔离的方法，即驱动信号用光耦隔离，反馈信号用变压器隔离，辅助电源用变压器隔离。对于整个系统而言，逆变电路能否正常工作决定了整个系统能否正常运行。所以设计的重点在逆变器的控制和检测上。
1.2 DC/DC转换的设计
（1）高频升压电路采用推挽式DC/DC变换电路。如图2.3所示，输人端UA为蓄电池电压
(+12V)。输入电压一端接在变压器的原边的中间抽头，另一端接在开关管VT1、VT2的中点。能控制控制VT1/VT2轮流导通，将DCl2V电压变为高频方波是通过TL494作为PWM 的脉宽调制的控制芯片，经高频升压变压器升压．再整流滤波得到输出端为U1的直流电压(320V)。变压器T1起隔离和传递能量的作用。在开关管VT1开通时，然变压器T1的N1绕组工作并耦合到副边N3绕组；开关管VTI关断时，NI向N3释放能量；在输出端，有四个二极管与两个电阻构成副边整流、滤波电路。
VT1 VT2D1
D2
D3
D4D6
Ua
R1
C1
R2
T1
EXB841
+24V
C11
C12
VS1
VS2
VS3
2
3
1
9
R4
D12
6
D5
n1
n2
n3
U2
U1
Ud 图2.3 DC/DC工作电路
升压高频变压器T1的设计应满足在输入电压最低时。副边电压经整流后不小于逆变部分所需要的最低电压360V同时输入电压最高时，副边电压不能过高，以免损坏元器件。同时也必须考虑绕线上的电压降和发热问题。选EE型铁氧体磁芯，原副边绕组为10匝和300匝。所以N1:N3=1:30所以12V直流通过PWM得到12V脉冲通过T1升压为U2=360V交流。整流部分：Ud=0.9U2=324V A
然而升压变换电路部分:U2=(1/1-d)*E，其中E就是12V。因此D=96%。因此根据D=96%得到控制PWM输出的脉冲宽度。
驱动控制器的选择，电路的DC-DC部分采用TL494控制，目前所有的双端输出驱动IC 中，可以说美国德克萨斯仪器公司开发的TL494功能最完善、驱动能力最强，然而此电路中主要基本元器件的选择:有开关管VT1、VT2整流二极管D1~D6、变压器T1等。因为我们输入电压范围在l0.8-12.5V，输入最大电流15A，考虑到余量的问题他们的额定电压就
为30V电流为35A。所以选用IGBT的是东芝的MG75J2YS50，其耐压为100V，可以流过的最大电路为6.1A，导通电阻2.0Ω因此变压器副边输出整流桥由4个高效整流二极管D1~D6组成选用型号HER306。滤波电容C1选用47Pf/450V电解电容。
满载时开关管IGBT承受的电压:VS=E/1-D，E=12V，D=0.963，所以VS=36.4V
图2-1 DC/DC变流器技术指标
参数值
输入电压最低电压10.5V
正常电压12V
最高电压12.8
输出电压320V
额定功率500W
开关管额定电压36.4V
开关频率50kHZ
1.3 DC/AC变换的设计
如图2.4所示，DC/AC变换采用单相输出，由4个开关管构成桥式逆变电路，最高耐压400V电流10A，功耗125W，利用半桥驱动器EXB841提供驱动信号，其输入波形由SG3525提供，同理可调节SG3525的输出驱动波形的D<50％，保证逆变的驱动方波有共同的死区时间。DC/DC高频升压电路输出的直流高压为（360V）过逆变桥，VT3~VT6组成的逆变桥为电压型逆变并采用正弦脉宽调制。逆变输出的电压经过电感L电容C滤波后，终在负载上得到220V/50Hz的正弦波交流电。
+
C0
D9
D10
L0VT3
VT4
VT5
VT6
U0
S G 3525
623
19
15
14
54
EX B841623
19
1514
54EX B841D7
D8
图2.4 DC/AC 工作电路
根据图2.4所示，DC/AC 逆变电路所用到的主要元器件有开光管VT3~VT6，整流二极管D7~D10，滤波电容C0以及电感L0等。对角的开关管VT3与VT6作为一组VT5与VT4作为一组，两组开关轮流工作，一个周期中的短时间内，四个开关将均处于断开状态，定有死区时间，防止开关管直通。
将直流升压输出的电压作为单相全桥逆变电路的输入电压，通过SG3525作为控制器输出正弦波调制信号，通过放大，并经过EXB841驱动去控制4个开关管的导通（VT3与VT4或VT5与VT6同时导通），最后经LC 滤波电路输出220V/50HZ 的正弦波信号。本设计要求输出功率为500W 由P=UI 可以得出流过功率开关管的额定电路约为2.3A 显然,通过开关管的电流会较小，要承受较高反向电压，即高压电压峰值，加上一定余量所以选择两个绝缘栅双极型晶体管IGBT 型号600V 、SSS6N60A 。
该管基本参数：Vdss=600V ，Id=3.2A 。LC 滤波参数可以按如下经验公式选择：L=0.033VS ?TS/IS ，C=0.012TS ?IS/VS 。式中Vs 为额定电网相电压有效值,Ts 为电网电压额定周期，IS 是在额定输入电压下，负载为额定电阻性负载时输入交流电流的有效值VS=220V ，TS=T=1/50=0.02，IS=I=2.3A 。
经计算得：L=0.033*220*0.02*/2.3=0.063H ，C=0.012*0.02*2.3/220=2.5uF 。整流桥有四个整流二极管VD5-VD8组成选用型号为HER306。
图2-2 DC/AC 参数
参数值
开关管IGBT额定电压600V
开关管IGBT额定电流 2.3A
流过电流峰值 3.2A
输出电压220V
额定功率500W
开关频率20HZ
第二章控制电路的设计
2.1 驱动电路设计
2.1.1 IGBT驱动电路要求
在设计IGBT驱动时必须注意以下几点：
1)栅极正向驱动电压大小将对电路性能产生重要影响，必须正确选择。当正向驱动电压增大时，IGBT导通电阻下降，使开通损耗减小，但若正向驱动电压过大则负载短路时其短路电流IC随UGE增大而增大，可能使IGBT出现擎住效应，导致门控失效，从而造成IGBT损坏；
2)IGBT快速开通和关断有利于提高工作频率,减小开关损耗。但在大电感负载下IGBT开关频率不宜过大，因为高速开通和关断时，会产生很高尖峰电压，极有可能造成IGBT或其他元器件被击穿。
3)选择合适栅极串联电阻RG和栅射电容CG对IGBT驱动相当重要。
2.1.2 EXB841芯片
隔离栅双极性晶体管正日益广泛地应用于小体积,低噪音，高特性的电源，逆变器，
不间断电源(UPS)以及电机速度控制装置之中。用于驱动管是混合IC 驱动器吸取了IGBT 的全部优点而开发的。目前市场上应用最多的IGBT 驱动模块是富士公司的EXB 系类。EXB 系统的驱动模块的特点就是内部装有高隔离电压的光耦合器2500V AC 一分钟，有过电流保护和过电流保护输出信号端子，另外可以单电源供电。因此选择EXB841高速型的驱动模块
以下是EXB841的外部结构:
过流保护+24V C2
C12VS1
VS2
VS31514
5
AMP 6PROCIR 231
9
4
EXB841
IGBT
R4D11D11
驱动信号正极
驱动信号负极
PWM 输出
TL949/S G3525
R1
+12V
IS01
J1
R3
35
6
8
2报警输出R2
C
E
G IC
图 3.1 IGBT 驱动电路
E XB841的信号是从PWM 控制器出来接15脚和14脚5脚接过电流保护电路，在3脚接外接电阻R4是为了保护IGBT 当管子导通时可能产生电压和电流颤动会增加开关损耗。当IC 电流急剧上升会影响UCE 产生一个尖峰脉冲这个脉冲会增加IC 电流形成反馈效果，为了保护管子在栅极—发射极间加个稳压二极管，钳制G-E 电压突升，驱动电压为15V 极管可以为16V 这样能起到一定的保护电路。
2.2 PWM 控制器的设计 2.2.1 TL494芯片设计
TL494芯片内置有5V 基准源，稳压精度为5V±5％，负载能力为10mA ，并通过其14脚进行输出供外部电路使用。TL494芯片还内置2只NPN 功率输出管,可提供500mA 的驱动
能力。TL494芯片的内部电路如图3.4所示图中TL949是成车载逆变器的核心控制电路。TL494CN9是专用的双端式开关电源控制芯片，其尾缀字母CN表示为芯片的封装外形为双列直插式塑封结构，工作温度范围为0℃-70℃，极限工作电源电压为7V～40V，最高工作频率为300kHz。
1TL494的主要特征：集成了全部的脉宽调制电路。片内置线性锯齿波振荡器,外置振荡元件仅两个(一个电阻和一个电容，内置误差放大器。内止5V参考基准电压源可调整死区时间。内置功率晶体管可提供500mA的驱动能力。
2）TL494极限参数
表3-1TL494极限参数
TL494极限参数
工作极限电压42V
集电极输出极限电压42V
集电极输出电流500MA
放大器输出电压范围-0.3V--+42V
功耗1000mW
热阻300C/W
工作解温125℃
工作环境温度常温
额定环境温度40℃
56
2 1
16
15
反馈PWM 比输入误差放大2
Vs 参考
输出地34
78
14131211109
误差放大1死区控制Vs
Vs 输出控制
输出
输出
+12V
R11RT
C5
+12V
+12V
+12V
R10
C4C15
C16
R16R17D15D16
R23
R12
R22输出信号接入EXB841
驱动信号正
15脚驱动信号负
14脚
图3.2 TL949外围电路
上图是TL494外部接线图，图中15脚外围电路通常会外接的三个电阻R11、Rt 、R12组成过热保护电路，Rt 为正温度系数热敏电阻，常温阻值可在150Ω ～ 300Ω范围内任选，适当选大些可提高过热保护电路启动的灵敏T 。TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置了线性锯齿波振荡器,振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节，输出脉冲的宽度是通过电容CT 上的正极性的锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。
TL494的5脚外接电容C4(472)和6脚外接电阻R10(4K3)为脉宽调制器的定时元件，所决定的脉宽调制频率fosc=1.1÷(0.0047×4.3)kHz ≈50kHz 。因此电路中的三极管VT1、VT2、VT3、VT4以及变压器T1的工作频率均为50kHz 。所以本次设计的T=1/f=1/50000=0.00002s 。设计此部分输出的脉冲占空比为D=96.3%。因此Ton=96.3T ，Toff=3.7T 。
2.2.2 SG3525的设计
（1）SG3525的原理
后级DC\AC逆变电路采用SG3525作为控制器，单片集成PWM控制电路芯片SG3525，是一种电压型开关电源集成控制器，其性能优良、功能齐全和通用性强，简单可靠及使用方便灵活，内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器，有过流保护功能，开关频率可调，误差放大，脉宽调制比较器和关断电路。当脚10(关断端)加高电平时，可实现对输出脉冲的封锁与外电路适当连接。则可以实现欠压、过流保护功能。
SG3525性能简介如下：工作电压范围宽：8～35V。内置5.1V±1.0％的基准电压源，芯片内振荡器工作频率宽100Hz～400kHz，具有振荡器外部同步功能，死区时间可调。为了适应驱动快速场效应管的需要，末级采用推拉式工作电路，使开关速度更陕，末级输出或吸入电流最大值可达400mA，内设欠压锁定电路。当输入电压小于10V时芯片内部锁定，停止工作(基准源及必要电路除外)，使消耗电流降至小于2mA也具有软启动电路。比较器的反相输入端即软启动控制端芯片的引脚8，可外接软启动电容。该电容器内部的基准电压Uref由恒流源供电，达到2.5V的时间为t=(2．5V／50μA)C，占空比由小到大(50％)变化。内置PWM(脉宽调制)。锁存器将比较器送来的所有的跳动和振荡信号消除。只有在下一个时钟周期才能重新置位，系统的可靠性高。
（2）SG3525外部接线图
3
45678
2
1
16151413
1211109
反向IN 同向IN 软启动端
放电端同步端
振荡器输出CT RT VRFF Vs
B 替E 补偿
闭锁控制地A.B 替C A 替E SG3525R19
3K 0.02uF C9脉冲信号输出接IGBT 栅极IGBT 发射极端
IGBT 发射极端
2K R20D12
C80.1uF
R17R18R15+24V
图 3.3 SG3525外部接线图
直流电源Vs 从脚15接入后分两路一路加到或非门，另一路送到基准电压稳压器的输入端,产生稳定的＋5V 基准电压。＋5V 再送到内部（或外部）电路的其它元器件作为电源。振荡器脚5须外接电容CT 、脚6须外接电阻RT 。振荡器频率f 由外接电阻RT 和电容CT 决定f=1.18/RT*CT 。逆变桥开关频率定为50kHz,取CT=0.44μF ，RT=10kΩ。振荡器的输出分为两路，一路以时钟脉冲形式送至双稳态触发器及两个或非门。另一路以锯齿波形式送至比较器的同相输入端，比较器的反向输入端接误差放大器的输出。误差放大器的输出与锯齿波电压在比较器中进行比较，输出一个随误差放大器输出电压高低而改变宽度的方波脉冲再将此方波脉冲送到或非门的一个输入端。或非门的另两个输入端分别为双稳态触发器和振荡器锯齿波。双稳态触发器的两个输出互补，交替输出高低电平，将PWM 脉冲送至三极管VT3及VT4的基极。锯齿波的作用是加入死区时间，保证VT3及VT4不同时导通。最后VT3及VT4分别输出相位相差180°的PWM 波。
2.3 PWM 信号的产生
正弦波逆变器提供高质量的交流电，能够带动任何种类的负载，但技术要求和成本均高。准正弦波逆变器可以满足我们大部分的用电需求，效率高，噪音小，售价适中，因而成为市场中的主流产品。要得到正弦电压的输出,就要使逆变电路的控制信号以SPWM 方式控制功率管的开关所得到的脉冲方波输出再经过滤波就可以得到正弦输出电压。通过SG3525控制来实现输出正弦电压,首先要得到SPWM 的调制信号而要得到SPWM 调制信号。必须得有一个幅值在1～3.5V ,按正弦规律变化的馒头波。将它加到SG3525脚2并与锯齿波比较，就可得到正弦脉宽调制波。实现SPWM 的控制电路框图如图3.4所示
基准方波 调节电路
滤波电路整流加法器555
SG3525/TL949
基准电压
误差信号
信号1信号2
图3.4 SPWM 控制电路框图
由图3.4可知,基准50Hz 的方波是由555芯片生成的,用来控制输出电压有效值和基准值比较产生的误差信号，使其转换成50Hz 的方波。经过低频滤波,得到正弦的控制信号。当电源输出电压发生变化时，会改变正弦信号的幅值,使得SG3525输出脉宽也发生相应的变化。这就构成了一个闭合的反馈回路,能有效稳定输出的波形。
第三章 保护电路的设计
3.1 过流保护
过电流保护采用电流互感器作为电流检测元件，其具有足够快的响应速度,能够在IGBT 允许的过流时间内将其关断起到保护作用，如图4.1所示。当同相输入端过电流检测信号比反相输入端参考电平高时，比较器输出高电平，使D2从原来的反向偏置状态转变为正向导通,并把同相端电位提升为高电平，使电压比较器一直稳定输出高电平。同时，该过电流信号还送到SG3525的脚10。当SG3525的脚10为高电平时。其脚11及脚14上输出的脉宽调制脉冲就会立即消失而成为零。
+
_
U1放大器
VD10
VD11
R8
R10
R
接SG3525的10脚
电压检测信号
C
+15V
R 8
+5V
图4.1 过电流保护电路
3.2 蓄电池的欠压保护
保护电路分为欠压保护和过流保护欠压保护电路如下图所示，监测蓄电池的电压状况，如果蓄电池电压低于预设的10V ，保护电路开始工作，使控制器TL949的脚1关断端输出高电平。停止驱动信号输出。下图中运算放大器的正向输入端的电压由R10和R11分压得到，而反向输入端的电压由稳压管箱位在+7.5V ，正常工作的时候，TL949导通，输出驱动信号，驱动晶闸管正常工作，实现逆变电源的设计，当蓄电池的电压下降超过预定值后，运算放大器开始工作，输出跳转为负，LED 灯亮。同时IGBT 截止，向TL949的
Sd 端输出高电平，封锁的其输出驱动信号，此时便没有电压的输出报警蜂鸣。
TL949芯片的2脚
TL949芯片的3脚TL949芯片的1脚
+12V
C2010u/50v
SD316V C211u/100k
R9R1020K
2K
D13
D14
R11
100K
图4.2 欠压保护
TL494的1脚外围电路的VS3、R15、D1、C7、R16构成12V 输入电源过压保护电路，稳压管VS3的稳压值决定了保护电路的启动门限电压值，D1、C7、R16还组成保护状态维持电路，只要发生瞬间的输入电源过压现象，保护电路就会启动并维持一段时间，以确保后级功率输出管的安全。考虑到汽车行驶过程中电瓶电压的正常变化幅度大小，通常将稳压管SV3的稳压值选为15V 或16V 较为合适。
3.3过热保护
当电路工作异常，开关管VT1、VT2的温升大幅提高，热敏电阻Rt 的阻值超过约4kΩ时。TL494内部的比较器1的输出将由低电平翻转为高电平，TL494的3脚也随即翻转为高电平状态，致使芯片内部的PWM 比较器、“或”门以及“或非”门的输出均发生翻转，输出级三极管VT2均转为截止状态。当TL494内的两只功率输出管截止时，图4.3电路中，开关管VT2和VT4将因栅极无正偏压而处于截止状态，逆变电源电路停止工作。
3.4 LED 显示与报警蜂鸣
TL949具有实时检测电压的效果通过它输出端与LED 连接，编程使LED 实时显示蓄电池的电压信息，若蓄电池电压为10.8~12.5V 时输出信号使绿色LED 亮起则接通并显示正常工作状态，倘若蓄电池电压低于10V 时则关断TL949引脚3的输出信号同时向LI 及LII 输出信号使红色LED 接通且蜂鸣器开始鸣响用于警示工作状态的异常。当温度过高，热敏电阻超标逆变温度检测器感应接通LIII 蜂鸣报警。其电路图如图4.1所示
300
+12v
R8LED 红灯亮
300
R9300R7报警
鸣声
LED 绿灯亮
温度检测器
LIII
LI LII
图4.3 LED 显示及报警
车载逆变电源设计文献综述
《车载逆变电源设计》文献综述 车载逆变电源是将汽车发动机或汽车电瓶上的直流电转换为交流电，供一般电器产品使用，是一种较方便的车用电源转换设备。它是常用的车用汽车电子用品，通过它可以在汽车上使用平时我们用市电才能工作的电器。比如电视机、笔记本电脑、电钻、医疗急救仪器、军用车载设备等，可应用于各个行业领域。以正弦波输出的车载逆变电源可提供不间断的高质量交流电，可适应任何领域，但其技术要求高，电路结构比较复杂。 一、研究意义 笔者认为，研究车载逆变电源有以下意义： 第一，研究车载逆变电源可以广泛用于日常生活、计算机、邮电通信、电力系统和航空航天等领域，它的开发和应用在我们的生活中起着至关重要的作用。 第二，中国进入WTO之后，国内市场私人交通工具越来越多，所以车载逆变器电源作为在移动中使用的直流变交流的转换器，给人们的生活带来很多的方便，是一种常备的车用汽车电子装备用品。 第三，车载逆变器是一种能够将12V直流电转换为市电相同的220V交流电，供一般电器使用，是一种很方便的车用电源转换器，它在国内外很受欢迎。 第四，正弦波车载逆变电源的发展和应用在节约能源及环境保护方面都具 有深远的意义。 二、资料来源和范围 （一）图书馆馆藏图书 在图书馆馆藏图书M类中搜索到以下相关资料：王兆安，黄俊主编《电力电子技术》；金海明主编《电力电子技术》；邓嘉主编《机电工程》；曹保国主编《电气自动化》等书籍。 （二）期刊数据库检索 主要利用CNKI数据库（china national knowledge infrastructure）。数据库访问地址为：https://www.360docs.net/doc/b310103957.html,。 在使用上述数据库搜索的过程中，笔者选择中国学术期刊数据库，在“摘要” 字段中，以“车载逆变电源”为关键词进行检索，文章结果显示有71篇相关论文，对笔者有直接参考价值的有：袁义生著《一种高效逆变电源及绿色工作模式的研究》、曹保国著《小功率车载逆变电源的设计》、朱保华著《对车载逆
电动车用辅助逆变器的设计方案与实现
电动车用辅助逆变器的设计与实现 摘要: 电动汽车的运行与普通汽车有许多不同, 需要设计安装大量专用辅助设备, 且要求辅助设备结构简单、运行稳定、运行成本低。文章描述了电动车用辅助逆变器的特殊应用环境和工作要求, 提出一种设计思路, 并分别从硬件结构和软件流程两方面介绍系统的构成。关键词: 逆变器SA 4828 芯片脉宽调制CAN 总线 1 引言 目前各种类型的电动汽车发展日新月异, 车辆主动力单元采用的电机和驱动方式各有特色, 但在车用辅助电机的选择上却观点一致, 即充分利用电动车直流母线电压高(通常为300～600 V ) 的特点, 利用辅助逆变器将直流变成三相交流电驱动交流异步电机, 为车上的刹车气泵、液压助力泵、空调压缩机等设备提供动力。在大型电动车上, 驱动这些设备的电机功率在3～10 kW 之间, 采用交流电机可以比同等直流电机成本更低、体积更小、重量更轻, 而且运行噪音小、维护量大大降低。电动车的发展在国外已经进入实际应用阶段, 而国内仍处于开发样车阶段, 多数研发单位只是将通用变频器进行简单改装后作为辅助逆变电源投入使用。这样不仅成本较高, 不能完全适应电动车的实际运行需要, 也不具备CAN 总线通讯能力, 无法参与整车系统的数据通讯。新公布的国家“863 计划”关于电动车发展规划中已经明确规定: 新申报的电动车开发项目必须采用基于CAN 总线的整车通讯控制系统。因此辅助逆变器在提供三相交流电源功能的同时, 系统必须具有CAN 总线通讯接口, 以便参与整车系统的控制。电动车用辅助逆变器的设计必须充分考虑产品的运行环境和负载特点, 简化系统硬件结构, 确保设备运行稳定。从直流输入来看, 电动车动力电池电压有一定的波动范围, 在电量充足时每个电池单体的电压可以达到 1. 45 V 或更高, 随着使用过程中能量的不断输出, 电压会逐渐降低, 达到 1. 2 V 甚至更低。由280 节单体串联成的电池组, 其母线电压通常会在400～330 V 之间浮动, 变化率高达21. 2%。因此逆变器必须能够适应较宽范围内的电压浮动。同时, 作为电源设备, 这种辅助逆变器不仅可以驱动各种三相交流电机, 还可以作为车上的工频电源, 为更多的车载设备服务。因此, 设计开发一种专用的电动车用辅助逆变器, 不仅可适应电动车直流母线电压浮动大的特点, 还可以参与整车控制, 提高系统运行效率、节约能源。 2 系统整体构成设计 完成辅助逆变器的设计必须从其输入?输出要求出发, 做到结构清晰、功能明确。在系统结构上可以将电动车用辅助逆变器按功能分为4 个部分, 如图 1 所示。
车载逆变器设计毕业设计
摘要 车载逆变器就是一种能把汽车上12V直流电转化为220V/50Hz 交流电的电子装置,是常用的车用电子用品。在日常生活中逆变器的应用也很广泛,比如笔记本电脑、录像机和一些电动工具等。 本文重点对车载逆变器进行研究。将逆变器分为逆变电路，控制系统和滤波电路三个主要部分。 逆变桥采用三相全桥逆变电路，为了简化整个逆变主电路的设计，逆变电路采用了将IGBT单元；驱动电路；保护电路等结合在一起的IPM。控制系统由控制调节器，矫正环节和时间比例控制及脉冲形成环节构成。 本设计具有灵活方便、适用范围广的特点，基本能够满足实践需求。而且本设计采用高频逆变方式，具有噪声降低、反应速度提高以及电路调整灵活的优点。设计符合逆变电源小型化、轻量化、高频化以及高可靠性、低噪声的发展趋势。 关键词：车载逆变器脉冲调宽保护电路正弦波SG3525A
Abstract 12V DC car inverter can the car into 220V/50Hz AC electronic devices, commonly used in car electronic equipment. Inverter application in daily life is very broad, such as laptop computers, video recorders, and some electric tools. The design of the inverter can be divided into three main parts: the power stage circuit,control system and filtering circuit. Control system consists of PWM generating circuit,compensative circuit,and control regulator. This design has a flexible, applicable to a wide range of features, and can basically meet the practice needs. And the design of high frequency inverter with noise reduction, response speed and the circuit to adjust the flexible advantages. Designed to meet the development trend of miniaturization of the power inverter, lightweight, high-frequency and high reliability, low noise. Keywords:car inverter pulse, width modulated, protection, circuit sine wave, SG3525A
低成本车载逆变电源设计
低成本车载逆变电源设计 电源是电子设备的动力部分，是一种通用性很强的电子产品。它在各个行业及日常生活中得到了广泛的应用，其质量的好坏极大地影响着电子设备的可靠性，其转换效率的高低和带负载能力的强弱直接关系着它的应用范围。方波逆变是一种低成本，极为简单的变换方式，它适用于各种整流负载，但是对于变压器的负载的适应不是很好，有较大的噪声。 本文依据逆变电源的基本原理，利用对现有资料的分析推导，提出了一种方波逆变器的制作方法并加以调试。 1 系统基本原理 本逆变电源输入端为蓄电池（＋12V，容量90A·h），输出端为工频方波电压（50Hz，310V）。其结构框图如图1所示。 图1 方波逆变器的结构框图 目前，构成DC/AC逆变的新技术很多，但是考虑到具体的使用条件和成本以及可靠性，本电源仍然采用典型的二级变换，即DC/DC变换和DC/AC逆变。首先由DC/DC变换将DC 12V电压逆变为高频方波，经高频升压变压器升压，再整流滤波得到一个稳定的约320V直流电压；然后再由DC/AC变换以方波逆变的方式，将稳定的直流电压逆变成有效值稍大于220V的方波电压；再经LC工频滤波得到有效值为220V 的50Hz交流电压，以驱动负载。 2 DC/DC变换 由于变压器原边电压比较低，为了提高变压器的利用率，降低成本，DC/DC变换如图2所示，采用推挽式电路，原边中心抽头接蓄电池，两端用开关管控制，交替工作，可以提高转换效率。而推挽式电路用的开关器件少，双端工作的变压器的体积比较小，可提高占空比，增大输出功率。
图2 DC/DC变换结构图 双端工作的方波逆变变压器的铁心面积乘积公式为 AeAc=Po（1＋η）/（ηDKjfKeKcBm）（1） 式中：Ae（m2）为铁心横截面积； Ac（m2）为铁心的窗口面积； Po为变压器的输出功率； η为转换效率； δ为占空比； K是波形系数； j（A/m2）为导线的平均电流密度； f为逆变频率； Ke为铁心截面的有效系数； Kc为铁心的窗口利用系数； Bm为最大磁通量。 变压器原边的开关管S1和S2各采用IRF32055只并联，之所以并联，主要是因为在逆变电源接入负载时，变压器原边的电流相对较大，并联可以分流，可有效地减少开关管的功耗，不至于造成损坏。 PWM控制电路芯片SG3524，是一种电压型开关电源集成控制器，具有输出限流，开关频率可调，误差放大，脉宽调制比较器和关断电路，其产生PWM方波所需的外围线路很简单。当脚11与脚14并联使用时，输出脉冲的占空比为0～95％，脉冲频率等于振荡器频率的1/2。当脚10（关断端）加高电平时，可实现对输出脉冲的封锁，与外电路适当连接，则可以实现欠压、过流保护功能。利用SG3524内部自带的运算放大器调节其输出的驱动波形的占空比D，使D》50％，然后经过CD4011反向后，得到对管的驱动波形的D《50％，这样可以保证两组开关管驱动时，有共同的死区时间。
车载逆变电源系统的研究外文翻译
变频器保护和实时监控系统 [摘要] 在现代，人们已经设计和建造出了关于保护和监控直流/交流转换器的系统，该系统是由一个快速反应的硬件保护单元、负载保护装置和自动检测故障发生的逆变器，同时附上一个计算关键操作步骤参数的微控制单元所组成。 文章并不是研究控制装置发生故障的情况。由硬件结构和模拟传感器组成的控制单元是一个不仅低成本而且稳定可靠的控制单元。 实验结果表明，该实时系统能确保变频器正常运行并且还能监控故障的发生，任何由交流电机驱动的逆变电源都能用此装置来增加系统稳定性，此装置还可用于可再生能源系统中，等等。 一、简介 DC/AC电源逆变器在今天主要用于不间断的供电系统中，例如：感应热量和再生能源系统。其功能是通过改变电压的幅值和频率将输入进来的直流电压转变成工作需要的交流电压。 这种逆变器的参数规格有输入、输出电压的范围，输出电压频率范围和最大的输出功率。所以这种逆变器在大小操作系统中运用很广泛。 1. 逆变器一般要求工作在比较严格的环境内，因为经过此种逆变器而输出的的电压、电流会供给对参数变化非常敏感又昂贵的设备。 2. 由于变频器经常在恶劣环境下被运用，所以其本身具有自我保护的功能。 例如：应用在可再生能源和其他案例中关于温度和湿度的敏感变化。变频器都能在一定的承受范围内正常工作。 3. 随时记录下逆变器的运行过程中的数据变化，假如设备出现故障，此设备都能
将故障原因告知使用者。 考虑到对于逆变器的保护，设计师们通常采用特殊的保护装置和控制电路。运用最为广泛的保护方式是过电流保护，但是这种方式不是经常都有效，因为保险丝的动作时间太长，动作反应相对缓慢，有时难以起到预想的效果，因此是需要格外配备保护设备的继电器、限流电感。 滤波器具有抑制直流电源和瞬间负载的电压、电流变化引起的高次谐波的能力，同时它的缺点是会增加逆变器的功率损耗，和设备的成本、重量。电源逆变器有内在的过流保护功能，能适当设计成与直流电感连接来构成过载保护的条件。 电压源逆变器（逆变器）包括一个滤波器的输出阶段，因此有一个输出短路条件的限制，这个限制称为输出滤波电感的电流上升率。 在前面的情况下，在高电感的情况下会导致逆变器损耗增加。如果上述任何数量的超过预定的限制，将会产生一个由直流电源供应的驱动电机关闭的信号，将会影响到直流电源的输出。 在电机驱动应用中，变频器通常只用作过载保护或者作为一种使用侵入电流传感技术来起作用，用它来测量直流电流或负载电流或特殊电机控制算法技术。 然而，上述方法的实施都是在没有充分检测所有可能发生故障的情况下执行的，例如:一种直流环节中关于电容短路的电路。如下图所示：
2012届车载逆变电源毕业设计
兰州工业高等专科学校 毕业设计说明书(论文) 设计(论文)题目: 车载逆变电源设计 专业: 电气自动化技术 班级: 电自09-1 学号: 200902101107 姓名: 陈琪 指导教师: 王淑红 二〇一一年十二月二十日
摘要 车载逆变器就是一种能把汽车上12V直流电转化为220V/50Hz交流电的电子装置,是常用的车用电子用品。在日常生活中逆变器的应用也很广泛,比如笔记本电脑、录像机和一些电动工具等。 本设计主要基于开关电源电路技术等基础知识，采用二次逆变实现逆变器的设计。主要思路是：运用TL494以及SG3525A等芯片,先将12V直流电源升压为320V/50Hz的高频交流电，再经过整流滤波将高频交流电整流为高压直流电，然后采用正弦波脉冲调制法，通过输出脉冲控制开关管的导通。最后经过LC工频滤波及相应的输入输出保护电路后，输出稳定的准正弦波，供负载使用。 本设计具有灵活方便、适用范围广的特点，基本能够满足实践需求。而且本设计采用高频逆变方式，具有噪声降低、反应速度提高以及电路调整灵活的优点。设计符合逆变电源小型化、轻量化、高频化以及高可靠性、低噪声的发展趋势。 关键词车载逆变器脉冲调宽保护电路正弦波TL494 SG3525A
目录 摘要 (Ⅱ) 1 绪论......................................................... 错误！未定义书签。 1.1 车载逆变器及其发展................................ 错误！未定义书签。 1.2 逆变电源技术的发展概况 (4) 1.3 逆变电源的发展趋势................................ 错误！未定义书签。 2 设计总体目标 (6) 2.1 设计要求及系统指标 (6) 2.2 总体方案的选取 (6) 2.2.1 方案比较 (6) 2.2.2 方案论证 (6) 2.2.3 方案选择.......................................... 错误！未定义书签。 3 整体电路设计 (8) 3.1 逆变电源整体框图 (8) 3.2 脉宽调制技术及其原理 (11) 3.2.1 PWM控制的基本原理 (11) 3.2.2 PWM逆变电路 (12) 3.3 正弦波脉宽调制技术的实现方法 (14) 3.3.1 软件生成法 (15) 3.3.2 硬件调制法 (15) 4 逆变电源元器件特性及各部分电路设计 (17) 4.1 逆变电源主要分立元件及其应用 (17) 4.1.1 场效应管 (17)
车载逆变电源
电力电子技术课程设计 单位：自动化学院 学生姓名：陈建 班级： 0830402 学号： 0435021 指导老师：唐贤伦、罗萍 专业：电气工程与自动化 设计时间： 2007年 7月 重庆邮电大学自动化学院制
目录 一、设计的基本要求 (1) 二、总体方案的确定 (1) 1、总体介绍 (1) 2、经济性好 (2) 三、具体电路设计 (2) 1、系统基本原理 (2) 2、DC/DC变换 (3) 3、DC/AC变换 (5) 4、保护电路设计及调试过程中的一些问题 (7) 5、试验结果及输出波形 (9) 6、功率因素校正 (10) 四、附录 (11) 五、参考文献 (11) 车载逆变电源设计
摘要：本系统是根据无源逆变的实用原理，采用单相全桥逆变电路工作方式，实现把直流电源（12v）转换成交流电源（320V，50HZ），并对负载进行供电。达到的性能要求就是转换出稳定的工频电源，供给给汽车上的一些电器如车灯，音像等使用。 关键字：车载电源逆变保护电路 一、设计的基本要求 在一些交通运载、野外测控、可移动武器装备、工程修理车等设备中都配有不同规格的电源。通常这些设备工作空间狭小，环境恶劣，干扰大。因此对电源的设计要求也很高，除了具有良好的电气性能外，还必须具备体积小、重量轻、成本低、可靠性高、抗干扰强等特点。针对某种移动设备的特定要求，研制了一种简单实用的车载正弦波逆变电源，采用SPWM工作模式，以最简单的硬件配置和最通用的器件构成整个电路。实验证明，该电源具有电路简单、成本低、可靠性高等特点，满足了实际要求。车载逆变器（电源转换器、Power Inverter ）是一种能够将DC12V 直流电转换为和市电相同的AC220V 交流电，供一般电器使用，是一种方便的车用电源转换器。车载电源逆变器在国外市场受到普遍欢迎。在国外因汽车的普及率较高，外出工作或外出旅游即可用逆变器连接蓄电池带动电器及各种工具工作。中国进入WTO 后，国内市场私人交通工具越来越多，因此，车载逆变器电源作为在移动中使用的直流变交流的转换器，会给你的生活带来很多的方便，是一种常备的车用汽车电子装具用品。通过点烟器输出的车载逆变器可以是20W 、40W 、80W 、120W 直到150W ，功率规格的。再大一些功率逆变电源200W，300W，400W，500W，600W，700W，800W，1000W，1500W 要通过连接线接到电瓶上。 设计汽车逆变电源，提出了一种低成本的方波逆变电源的基本原理及制作方法；介绍了驱动电路芯片SG3524 和IR2110的使用；设计驱动和保护电路；给出输出电压波形的实验结果。 本文阐述了要求非常高的车载电源的设计及实验过程中的一些特殊问题的解决措施，提出了一些新颖的观点。这些观点对以后的电源设计有一定的借鉴作用。
毕业设计(论文)-12V220V车载逆变电源的设计
陕西航空职业技术学院 毕业设计（论文） 论文题目：12V/220V车载逆变电源制作所属系部：电子工程学院 指导老师：崔保记职称：讲师 学生姓名：高宝强班级、学号: 1235129 专业：航空电子设备维修 2015 年 5 月16 日
陕西航空职业技术学院 毕业设计（论文）任务书 题目： 任务与要求： 时间： 2014 年 10 月 20 日至 2015 年 5 月 20 日 所属系部： 学生姓名：学号： 专业： 指导单位或教研室：电子技术教研室 指导教师：职称：高级讲师 2014年 10 月 20 日
针对传统车载逆变电源存在的缺点, 提出基于ATmega16单片机的数字式车载逆变电源的系统设计方案。该方案以单片机作为正弦脉冲宽度调制（SPWM）的控制器，采用了占空比可调的正弦波脉宽调制波(SPWM) 技术控制定电力MOSFET 的导通与关断，并通过输出电压反馈的闭环软件控制结构,来提供稳压、欠压保护等功能，把汽车蓄电池的12V 直流电转变成220V 纯正弦交流电。本系统硬件电路设计主要由推挽拓扑结构的的DC/DC 升压模块，DC/AC 逆变模块,以及主控制电路和外围接口电路模块组成。控制系统软件则重点阐述逆变器数字控制系统主要环节的设计，给出了软件的总体结构、SPWM波形的实现及软闭环软件控制结构，实现了对逆变器的保护、监测等逻辑控制功能。最后对主电路及控制电路进行了仿真调试，结果表明，所设计的电路及控制策略能够较好地改善输出波形质量，电源直流升压环节波动小, 输出波形畸变率低, 具有较好性能。 关键词ATmega16 PI控制推挽逆变器
一、系统设计方案 (2) 1、设计要求 (2) 2、方案论证与选取 (3) 2.1 SPWM波生成原理及方案选取 (2) 2.2 DC-DC升压电路的分析与选取 (4) 3、系统设计方案 (5) 二、系统硬件设计 (5) 1、系统硬件结构 (5) 2、主电路设计 (5) 2.1 前级升压电路 (5) 2.2 后极逆变电路 (7) 3、控制电路设计 (8) 3.1 前级控制电路 (8) 3.2 后极控制电路 (9) 4、驱动电路设计 (10) 5、保护电路设计 (11) 5.1 输入过压保护电路 (11) 5.2 输入欠压保护电路 (11) 5.3 系统过热保护电路 (12) 5.4 输出过压保护电路 (13) 5.5 输出过流保护电路 (13) 三、系统软件设计 (14) 1、主程序设计 (14) 2、SPWM控制信号的产生 (15) 四、结果分析 (16) 1、主电路仿真 (16) 2、仿真结果与分析 (16) 五、结论 (17) 参考文献 (15)
某某车载逆变电源毕业设计
某某车载逆变电源毕业设计 目录 摘要 (Ⅱ) 1 绪论......................................................... 错误！未定义书签。 1.1 车载逆变器及其发展................................ 错误！未定义书签。 1.2 逆变电源技术的发展概况 (4) 1.3 逆变电源的发展趋势................................ 错误！未定义书签。 2 设计总体目标 (6) 2.1 设计要求及系统指标 (6) 2.2 总体方案的选取 (6) 2.2.1 方案比较 (6) 2.2.2 方案论证 (6) 2.2.3 方案选择.......................................... 错误！未定义书签。 3 整体电路设计 (8) 3.1 逆变电源整体框图 (8) 3.2 脉宽调制技术及其原理 (11) 3.2.1 PWM控制的基本原理 (11) 3.2.2 PWM逆变电路 (12) 3.3 正弦波脉宽调制技术的实现方法 (14) 3.3.1 软件生成法 (15) 3.3.2 硬件调制法 (15) 4 逆变电源元器件特性及各部分电路设计 (17) 4.1 逆变电源主要分立元件及其应用 (17)
4.1.1 场效应管 (17) 4.1.2 稳压管 (17) 4.1.3 与门 (18) 4.1.4 变压器 (19) 4.1.5 电流互感器 (20) 4.2 逆变电源主要集成芯片及其功能简介 (21) 4.2.1 TL494及其应用 (21) 4.2.2 SG3525A及其应用 (22) 4.2.3 ICL8038简介及其应用 (26) 4.2.4 IR2110简介及其应用 (27) 4.3 各芯片外围电路及其参数的计算 (29) 4.3.1 ICL8038外围电路 (29) 4.3.2 TL494外围电路 (30) 4.3.3 SG3525A外围电路 (31) 4.3.4 IR2110外围电路 (33) 4.4 各变换电路设计 (34) 4.4.1 DC/DC变换电路 (34) 4.4.2 DC/AC变换电路 (35) 4.5 逆变电源保护电路及其参数的计算 (37) 4.5.1 输入过压保护电路 (37) 4.5.2 输入欠压保护电路 (37) 4.5.3 过热保护电路 (38) 4.5.4 输出过压保护电路 (39) 4.5.5 输出过流保护电路 (40) 5结论 (41) 致谢 (42) 参考文献 (43)
车载逆变电源的设计及仿真毕业设计
车载逆变电源的设计及仿真毕业设计 目录 摘要.................................................................................... 错误！未定义书签。Abstract .............................................................................. 错误！未定义书签。第1章绪论 (1) 1.1课题背景 (1) 1.2研究现状和发展方向 (1) 1.3车载逆变电源系统结构 (3) 1.4本章小结 (4) 第2章主电路设计 (5) 2.1DC/DC变流器工作原理 (5) 2.1.1 DC/DC变换器拓扑结构 (5) 2.1.2 PWM控制技术的工作原理 (6) 2.1.3 DC/DC电路参数设计 (7) 2.2DC/AC逆变电路 (9) 2.2.1 DC/AC逆变电路拓扑及调制方式 (9) 2.2.2 DC/AC变换电路参数设计 (11) 2.3小信号状态空间平均法 (12) 2.3.1 电感电流连续情况下的状态空间平均法 (13) 2.4本章小结 (16) 第3章控制电路 (17) 3.1逆变升压控制电路 (17) 3.1.1 SG352A芯片功能简介 (17) 3.1.2 SG3525A外围电路参数计算 (20) 3.2DC/AC逆变控制电路 (22) 3.2.1U3988芯片简介[10] (22) 3.2.2 IR2110驱动电路及死区电路设计 (26)
3.3SG3525\U3988反馈稳压电路的设计 (28) 3.4本章小结 (29) 第4章保护电路设计 (31) 4.1过压检测电路 (31) 4.2欠压报警及欠压自动保护电路 (31) 4.3过流检测电路 (32) 4.4本章小结 (34) 第5章仿真与实验结果 (35) 5.1开环仿真 (36) 5.2闭环设计 (39) 5.3本章小结 (41) 参考文献 (43) 致谢 (45) 附录1 (46) 附录2 (52) 附录3 (57) 附录4 (66) 附录5 (73)
车载逆变电源设计
1.系统设计 1.1设计要求 制作车载正弦波逆变电源，输入12V直流，输出220V，50Hz的正弦波，满载时输出功率50W，效率不小于80%；输出波形失真度小于5%，当负载从空载到满载变化时，输出电压有效值稳定度高于3%；具有输入过压和欠压，输出过流和负载短路保护等功能。 1.2总体设计方案 1.2.1设计思路 题目要求设计一个车载正弦波逆变电源，输出电压波形为正弦波。设计中主电路采用电器隔离、H桥逆变技术，控制部分采用SPWM （正弦脉冲调制)技术，利用逆变元件电力MOSFET的驱动脉冲调制，使输出获得交流正弦波的稳压电源。 1.2.2方案论证与比较 1. DC-DC实现变换器的方案论证与选择 方案一: 推挽式DC-DC变换器。推挽电路是两个不同极性晶体管输出电路无输出电压器(有OTL, OCL等)。是两个参数相同的功率BJT管或MOSFET管，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务。电路工作中，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小，功率高。推挽输出级既可向负载灌电流，也可从负载抽取电流。 方案二: Boast升压式DC-DC变换器。开关的开通和关断受外部PWM信号控制，电感L将交替地存储和释放能量，电感储能后使电压上升，而电容C可将输出电压保持平稳，通过改变PWM控制信号的占空比以相应实现输出电压的变化。该电路采取直接直流升压，电路结构较简单，损耗较小，效率比较高。 方案比较: 方案一和方案一都适用于升压电路，推挽式DC-DC变换器可由高
频变压器将电压升至任何值。Boost升压式DC-DC变换器不使用高电频变压器，由12V升至320V , PWM信号的占空比比较低，会使得Boost 升压式DC-DC变换器的损耗比较大。综上所述，采用方案一。 2.辅助电源的方案论证与选择 方案一: 采用线性稳压器LS7805 方案二: 采用Buck降压式DC-DC变换器。 方案比较: 方案一的优点在于可以使用很少元器件构成辅助电源，但是效率较低。方案二的优点在于效率高达90%,缺点是需要很多元器件，使得成本较高稳定性较差。在满足要求的情况下选择最优方案，最终决定采用方案一。 1.2.3系统组成(系统方框图） 系统方框图如图1.2.1所示，先采用DC-DC变换器把12V蓄电池的电压升至320V，保证输出有效值为220V的正弦波不出现截止失真和饱和失真。输出电压反馈采用调节SPWM信号脉宽方式。该系统采用两组相互隔离的辅助电源供电，一组供给SPWM信号控制器使用，另一组供给输出电压、电流测量电路使用，这样避免了交流输出的浮地和蓄电池的地不能共地的问题。因为SPWM控制器输出的SPWM信号不含死区时间，所以增加了死区时间控制电路和逆变H桥驱动电路。空载检测电路使得当没有负载接入时，让系统进入待机模式，当有负载接入时，才进入逆变工作模式。同时，空载检测电路也作为过流保护的采样点。
车载逆变电源
毕业设计（论文）题目车载逆变电源设计 系别电气工程学院 专业生产过程自动化技术 班级过控11-2班 姓名刘 学号 201102102216 指导教师（职称）王淑红（教授） 日期 2014年2月28日
摘要 本系统是根据无源逆变的实用原理，采用单相全桥逆变电路工作方式，实现把直流电源（12v）转换成交流电源（220V，50HZ），并对负载进行供电。达到的性能要求就是转换出稳定的工频电源，供给给汽车上的一些电器如车灯，音像等使用。 车载逆变电源是基于开关电源电路技术等基础知识，采用二次逆变实现逆变器的设计。主要思路是：运用TL494以及SG3525A等芯片,先将12V直流电源升压为320V/50Hz 的高频交流电，再经过整流滤波将高频交流电整流为高压直流电，然后采用正弦波脉冲调制法，通过输出脉冲控制开关管的导通。最后经过LC工频滤波及相应的输入输出保护电路后，输出稳定的准正弦波，供负载使用。 本设计具有灵活方便、适用范围广的特点，基本能够满足实践需求。该电源的制造成本较为低廉，实用性强，可作为多种便携式电器通用的电源。 关键词：无源逆变；二次逆变；TL494；SG3525A
Abstract This design is a kind of vehicle that can be converted to 220V/50Hz 12V DC AC electronic device which is commonly used in automotive electronic products. The inverter applications are very broad in the daily life , such as notebook computer, video recorder and electric tools etc. Car inverter is mainly based on switch power supply circuit technology basic knowledge, using two inverter realize inverter design. The main idea uses the TL494 and SG3525A etc chip, the first 12 V dc power boost for 320 V/frequency 50 Hz high frequency alternating current, and rectification of high frequency ac filter will rectifier for high voltage dc and then using sine pulse regulation law, through the output pulse control switch tube conduction. Finally after LC industrial frequency filter and the corresponding input/output protection circuits, stable output prospective sine wave, used for load. The design is flexible and convenient, apply a wide range of features, can basically meet the demand of practice. The pragmatism is strong, and it has a function annex to the various portably type. Keywords：Passive inverter；The two inverter；TL494；SG3525A
车载逆变电源文献综述
文献综述 题目12V/220V车载逆变电源 学生姓名闫海停 专业班级电子信息工程07-2 学号200701030248 院（系）电气与信息工程学院 指导教师杜海明 完成时间 2011年 4月 20日
文献综述 车载逆变电源及其发展 车载电源又叫电源逆变器，是一种能够将DC12V直流电转换为和市电相同的AC220V 交流电，供一般电器使用，是一种方便的电源转换器，由于常用于汽车而得名。车载电源一般使用汽车电瓶或者点烟器供电，先将这样的低压直流电转换为320V左右的直流电；然后是真正的转变阶段，它将高压的直流电转变为220V、50Hz的交流电。有了车载电源，您就可以把家里所有的小家电搬到车上使用，如手机、笔记本电脑、数码相机、车用冰箱、摄像机、DVD等，从而使人在车里有一种置身家中的感觉。自它面世以后，那些在车里使用电器的诸多局限将不复存在，可以使人真正享受“与家同行，与世界相通”的感觉。 一切电子设备都离不开电源提供能量，随着电子技术的发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，对电源的要求更加灵活多样。逆变是对电能进行变换和控制的一种基本形式。现代逆变技术是综合了现代电力电子开关器件的应用、现代功率变换、 PWM技术、频率及相位调制技术、开关电源技术和控制技术等的一门实用设计技术。 经过20多年的不断发展，开关电源技术有了重大的突破和进步。新型功率器件的开发促进了开关电源的高频化，功率MOSFET和IGBT可使中小型开关电源工作频率达到400KHZ，软开关技术使高频开关电源的实现有了可能，它不仅可以减少电源的体积和重量，而且提高了电源的效率；控制技术的发展以及专用控制芯片的生产，不仅使电源电路大幅度简化，而且使开关电源的动态性能和可靠性大大提高[1]。 开关电源的高频化是电源技术发展的创新技术，高频化带来的效益是使开关电源装置空前的小型化，并使开关电源进入更广泛的领域，特别是在高新领域的应用，推动到了高新技术产品的小型化、轻便化，另外开关电源的发展与应用在节约资源与保护环境方面都具有深远的意义[3]。21世纪开关电源的发展技术追求和发展趋势可以概括为以下四个方面：①小型化、轻量化、高频化；②高可靠性；③低噪声；④采用计算机辅助设计和控制[4]。 正弦波逆变电源采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比调整输出电压。它的功耗小，效率高，正弦波逆变电源直接对电网电压进行整流、滤波、调整，
车载逆变电源的设计
车载逆变电源的设计 摘要 本文设计了一款实用的车载逆变器。该车载逆变器充分运用芯片TL494的固定频率脉冲宽度调制电路及场效应管（N沟道增强型MOSFET）的开关速度快、无二次击穿、热稳定性好的优点而组合设计电路。该逆变电源的主要组成部分为：DC/DC电路、输入过压保护电路、输出过压保护电路、过热保护电路、DC/AC变换电路、振荡电路、全桥电路。在工作时的持续输出功率为150W，具有工作正常指示灯、输出过压保护、输入过压保护以及过热保护等功能。该车载逆变器的制造成本较为低廉，实用性强，可作为多种便携式电器通用的电源。 关键词：逆变电源；过热保护；过压保护；集成电路；振荡频率；脉宽调制
车载逆变器(电源转换器、Power Inverter )是一种能够将DC12V 直流电转换为和市电相同的AC220V 交流电、供一般电器使用的车用电源转换器。 车载逆变电源就是将汽车发动机或汽车电瓶上的直流电转换为工频交流电。它是常用的车用汽车电子用品。通过它可以在汽车上使用平时我们用市电才能工作的电器，比如电视机、笔记本电脑、电钻、医疗急救仪器、军用车载设备等，可应用于各个行业领域。按照输出波形来分，车载逆变电源可分为正弦波输出和方波输出两种。前者可提供不间断的高质量交流电，可适应任何负载，但其技术要求及成本高，电路结构比较复杂。后者提供的交流电的质量较差，且带载能力差，不能接“感性负载”，但其技术要求低，体积小，电路简单，价格低。 方波逆变器输出的是质量较差的方波交流电，其正向最大值到负向最大值几乎在同时产生，这样，对负载和逆变器本身造成剧烈的不稳定影响。同时，其带负载能力差，仅为额定负载的40%－60%，不能带感性负载。如所带的负载过大，方波电流中包含的三次谐波成分将使流入负载中的容性电流增大，严重时会损坏负载的电源滤波电容，方波逆变器的制作方法采用简易的多谐振荡器，其技术属于50年代的水平，将逐渐退出市场。 针对上述缺点，近年来出现了准正弦波（或称改良正弦波、修正正弦波、模拟正弦波等）逆变器，其输出波形从正向最大值到负向最大值之间有一个时间间隔，使用效果有所改善，但准正弦波的波形仍然是由折线组成，属于方波范畴，连续性不好。总的来说，正弦波逆变器提供高质量的交流电，能够带动任何种类的负载，但技术要求和成本均高。准正弦波逆变器可以满足我们大部分的用电需求，效率高，噪音小，售价适中，因而成为市场中的主流产品。本文设计的逆变电源即为准正弦波逆变器。
车载逆变电源技术要求
车载逆变电源技术要求 1、技术要求 a)使用环境条件 使用环境温度为－30～65℃；相对湿度≤80％（40±2℃）；海拔高度≤4000m。 b)储存环境条件 储存环境温度为－40～75℃；相对湿度≤93％（40±2℃）；海拔高度≤4000m。 c)直流输入电压额定值及允许变化范围 直流输入电压额定值为24V，允许变化范围：24～32V。 d)交流输出电压额定值及稳定精度 交流输出电压额定值为220V，稳定精度：≤±5％。 e)交流输出频率 在允许的输入电压范围，交流输出频率：50Hz±5％。 f)交流输出波形 逆变器交流输出波形为修正正弦波或正弦波。 g)负载调整率 输入电压为额定值，负载突变时，交流输出电压变化≤±12％额定输出电压值，动态过程恢复时间≤60ms（输出电压恢复到稳定精度范围内）。 h)电压调整率 输入电压在允许的电压范围内变化时，交流输出电压变化≤±12％额定输出电压值。 i)额定输出功率 逆变器额定输出功率为70W。 j)变换效率 当输入电压与负载为额定值时，整机变换效率应≥90％。 k)噪声 当输入电压与负载为额定值时，整机噪声应≤55dB。 l)过载能力 输入电压为额定值，当负载为额定输出功率的150％时，允许持续时间应≥10s。 m)安全与保护 i.绝缘强度 输入端对输出端应承受50Hz，均方根值为1500V的正弦交流电压1min不击穿，不飞弧，漏电流<20mA。 ii.保护性能 1.过载保护 当输入电压为额定值，负载为200％额定输出功率时，输出应关断，保护响应时间应≤1s，并给出告警指示。 2.输出短路保护 当输入电压为额定值，负载短路时，输出应关断，保护响应时间应≤10ms，并给出告警指示。 3.输入欠压/过压保护 当输入电压超过允许的电压范围时，整机应停止工作； 4.输入电压极性保护 如果逆变电源输入的正、负极接反，逆变器应能自我保护不至引起损坏。
车载逆变电源 毕业设计
山东科技大学学士学位论文摘要 摘要 车载逆变器就是一种能把汽车上12V直流电转化为220V/50Hz交流电的电子装置,是常用的车用电子用品。在日常生活中逆变器的应用也很广泛,比如笔记本电脑、录像机和一些电动工具等。 本设计主要基于开关电源电路技术等基础知识，采用二次逆变实现逆变器的设计。主要思路是：运用TL494以及SG3525A等芯片,先将12V直流电源升压为320V/50Hz的高频交流电，再经过整流滤波将高频交流电整流为高压直流电，然后采用正弦波脉冲调制法，通过输出脉冲控制开关管的导通。最后经过LC工频滤波及相应的输入输出保护电路后，输出稳定的准正弦波，供负载使用。 本设计具有灵活方便、适用范围广的特点，基本能够满足实践需求。而且本设计采用高频逆变方式，具有噪声降低、反应速度提高以及电路调整灵活的优点。设计符合逆变电源小型化、轻量化、高频化以及高可靠性、低噪声的发展趋势。 关键词：车载逆变器；脉冲调宽；保护电路；TL494 ；SG3525A；
山东科技大学学士学位论文ABSTRACT ABSTRACT Car inverter is a kind of vehicle that can be converted to 220V/50Hz 12V DC AC electronic device which is commonly used in automotive electronic products. The inverter applications are very broad in the daily life , such as notebook computer, video recorder and electric tools etc. This design is mainly based on switch power supply circuit technology basic knowledge, using two inverter realize inverter design. The main idea uses the TL494 and SG3525A etc chip, the first 12 V dc power boost for 320 V/frequency 50 Hz high frequency alternating current, and rectification of high frequency ac filter will rectifier for high voltage dc and then using sine pulse regulation law, through the output pulse control switch tube conduction. Finally after LC industrial frequency filter and the corresponding input/output protection circuits, stable output prospective sine wave, used for load. The design is flexible and convenient, apply a wide range of features, can basically meet the demand of practice. Besides the design uses the high frequency inverter, with noise reduction, response speed and adjust the advantages of flexible circuit. Finally the design conforms to the power supply miniaturization, lightweight, high frequency and high reliability, low noise trend. Key words: car invert ；pulse width modulation；circuit protection；TL494; SG3525A ;