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1、1目目 录录引 言.2 正弦交流电源变换器.3 一 设计任务.3 二对设计任务的分析.3 三.正弦交流电源变换器的电路组成.4 160Hz 正弦振荡电路 .4 2SSPWM 电路.5 四逆变器电路的集成.7 五. 提高逆变器的品质因数.8 六. 电路装配和调试.8 总结:.92引引 言言电子综合设计辅导课程可以增进同学们对所学知识理解、掌握的深度，培养电子设计能力，提高实践应用能力。这就要求学生有足够的时间、精力、经费的投入，要开动学生的主观能动性。本课程的教学方法是立足于理论与实践的结合，改变传统教学中理论与实践分块处理手法，以具有一定功能的装置作为线索，反过来逆向寻求知识。学习理论知识就是
2、为了实践，学以致用；实践过程中有理论分析，要能够把实践升华到理论。同时，强调创新意识的培养，学习中有思考，继承中有创新，脚踏实地，逐步获取完整知识和技能。电子综合课程设计是一门综合性极强的电子技术应用型设计课程，是通信学院为电类专业本科生开设的一门极具特色的设计性课程。电子综合课程设计的任务在于：训练学生综合应用各种电子技术知识，掌握一些小型电子系统的设计方法和制作过程的能力；培养学生们的科学性、系统性、及全面性的设计素质；在于开拓学生的设计思路，增强他们把理论知识与实践相结合的能力；还在于训练学生的小组组织能力和团队的分工合作精神（电子综合课程设计的教学特点是分小组进行，我们老师给我们是二人
3、一组） 。电子综合课程设计的目的是使学生在单元电路设计、系统电路分析、整机联调、计算机辅助设计和信息处理等方面的能力都有一个质的飞跃。培养和提高学生的科研素质、工程意识和创新精神。真正实现了理论和实际动手能力相结合的教学改革要求。通过本课程的实施，要求学生利用计算机进行理论设计（使用 PSPICE、MC3 和 PROTEL 等软件工具） ，并进行逻辑分析、仿真分析、交流分析、直流分析和瞬态分析及印制板图的热分析。从而设计出实用的电路，最后利用单片机开发装置、示波器、逻辑分析仪，频谱分析仪，PAL，GAL 和 EPGA 等（现场可编程逻辑门陈列）编程器，信号源和布线板进行实际制做和调试，最后提供
4、出样机和计算机 WORD 编辑的理论设计报告。3正弦交流电源变换器正弦交流电源变换器一一 设计任务设计任务设计一个能够输出 100V/60Hz 的正弦交流电源变换器，其输入电源标准为 220V/50Hz。该电源变换器的输出功率要求在 300W 以上，总谐波失真小于 10%，输出电压中基本无直流成份。在输入电源电压波动 10%以内的条件下，输出电压波动也要小于 10%。二对设计任务的分析二对设计任务的分析逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成在我们使用的电器设备中，有很多产品要出口到国外去，它们不同我们国家的 220V/50Hz标准。在生产出口
5、到这些国家的电气设备时，应当用他们国家的标准的电网进行检测。如110V/60Hz 水泵电机的生产中，电压和频率对它都有影响。但由于我们现实的电网标准是220V/50Hz，无法直接转换成 110V/60Hz 标准。就是采用变压器降压，也只能改变电压值，而改变不了交流电源频率。因此，采用电子变频的方式，是从 220V/50Hz 电网中获取 110V/60Hz 的最简便方法。作为逆变电源的一般设计规律，先是将 220V/50Hz 交流电转换成所需的直流电压，再通过PWM 调制的方式，输出正弦交流电压，如图 1-1 所示。这里的 PWM 调制应当采用 SPWM 调制，其最高输出电压略低于供电电压。也就
6、是图 3-1 中 DC-DC 变换之后的电压应当略高于输出正弦交流是的峰值电压。对于降压变换，采用全桥输出电 路，可以控制输出正弦交流电的峰值接近于输入的直流电压，电压利用率高，但激励电路结构复杂。 采用半桥电路输出，可以控制输出正弦交流电的峰值在输入直流电压值一半以下，电压利用率低， 但激励方式比较简单。100V 正弦交流电的峰值电压为 141V，而 220V 正弦交流电的从 220V 峰值 电压为 311V，普通整流输出的直流电压约为 300V，已经是 141V 的两倍以上了。因此，采用半桥 电路输出就可以完成逆变要求。从 220V 变换至 110V 时，可以省去 DC-DC 变换环节，这
7、样可简化 电路结构。根据这一思想，将本设计的构成确定为如图 3-2 所示的框架。PWM 调制300V 直流电压220V/50Hz 交流电源DC-DC 变 换100V/60Hz 交流输出图 1-1 逆变电源的构成框图4三三.正弦交流电源变换器的电路组成正弦交流电源变换器的电路组成160Hz 正弦振荡电路正弦振荡电路要产生 60Hz 正弦波的振荡器可以选择采用 RC 文氏振荡电路结构，如图 1-3 所示。其中的 RW用作频率微调，R4、R6、R7 构成了反馈放大电路，并且要满足 R6 : R4 : R5=1:2:3，同还要满足2R4R5+R6 的情况下振荡器才会起振并对信号进行发大，并且电路中要求
8、 R1=R2。在电路组成完后应该在即成放大器的 8 管脚处加一个 15V 的直流电压。最终使振荡信号输出的峰峰值控制在5.0V。在电路中元件的取值计算如下：振荡频率HzCRRfW6021233 231065. 21201 21fCRRW若 C2取为 0.1F，R3可取为 24k，RW可取为 4.7k。根据关系式以DoPPVRRRRv6654及计算，可以得到。当 voPP=5.0V 时，R6=0.22R5，R4=0.61R5。4652RRR56323RVvVRDoPPD 32184IC1ALM358R6?R4?R1 ?RW?R5?R2 ?R3 ?R3 ?C2 ?C2?D11N4148 D21N4
9、148C1100RW?+15VPWM 调制300V 直流电压220V/50Hz 交流电源整流半桥激励图 1-2 电源变换器的构成框图100V/60Hz 交流电源52SSPWM 电路电路选用 TL494，是因为他的振荡器能产生线度较好的锯齿波，SPWM 调制就利用脉宽调制器TL494 完成。为了减小激励电路的开关损耗，用二块 TL494 联用实现 SSPWM 功能，半桥式电路激励，每一块 TL494 的输出各激励一个功率管，并且是高电平激励，即正激励方式。1）锯齿波产生电路）锯齿波产生电路该电路的主要功能是振荡产生锯齿波，60Hz 交流信号经过隔直流后从 TL494 的 1 端口输入，由 2 端
10、口来设置电压比较的基准。这样，当 1 端口输入的正弦信号电压往负峰值变化时，3 端口的电平降低，输出脉冲宽度增大。鉴于 TL494 内部脉宽比较器的三角波电压变化范围为0.2V3.6V，2 端口的静态电位设置为 3.5V，分压电阻阻值比仍为 37。电路构造是应该要按以下电阻比值进行搭配，其中 R12 : R15=2:1, R13 : R16=7:3。还要给该电路输入 15V 直流电源，其输入端口是 TL494 的“11” 、 “12”管脚输入。可以通过改变电阻 R16 的阻值的大小来改变输出锯齿波的宽带。其电路构造如所示： 图 14 锯齿波产生电路 2）反向调制电路）反向调制电路设计该电路的主
11、要功能是将 TL494“5”端口输出的锯齿波反向输入。其中应在集成放图 1-3 RC 文氏振荡电路1IN +11IN -2feedback3DT C4CT5RT6GN D7C18E19E210C211VCC12outputctrl13RE F142IN -152IN +16TL 494R16RE S2R12RE S2R14 RE S2R1118KR15RE S2D3IN5819C52200PC62200PVCCR13RE S2Port6大器的“8”端口输入 15V 直流电源。若两三锯齿波同相位，就会出现同时形成正脉冲，使得两个功率管同时导通。要避免这种情况出现，需要将其中一个波形移相，最理想的是移相 180。因此为了不使两个功率管同时导通，设置了该电路模块。图 16 反向调制电路 3）调制信号的正、负半周分别调制）调制信号的正、负半周分别调制TL494 的调制特征是：第 3 端口电平越高，输出脉冲宽度越窄。所谓 TL494 送出脉冲是指其内部的输出管导通。采用射极输出时，就是正脉冲。芯片内部有 5V 基准电压输出。对于正、负半周分别调制，可能先将振荡器送来的 60Hz 正弦波信号分作二路：一路信号直接输送至某一块 TL494 误差放大器的同相端，如第
