新单相正弦车载电源设型计

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1、新单相正弦车载电源设型计新单相正弦车载电源设型计时间：2009-06-18 923 次阅读 【网友评论 1 条 我要评论】 收藏 随着社会的发展，汽车越来越与人们的生活息息相关，而汽车用的直流电压一 般为 12V，不能为便携式电子设备直接使用。为此，车载电源(就是把直流 12V 电压转换成交流 220V/50Hz 电源)的研制日益引起人们的重视。 传统车载电源一般采用逆变器加工频变压器的方案，它存在体积大、效率低等 缺陷。随着新型电力电子器件和电力电子技术的发展，采用高频链的方案来实 现无工频变压器的逆变电路，可以很好地解决传统车载电源存在的问题，同时 能保证车载电源的输出电压更稳定、更平滑1

2、。 1 1 车载电源电路结构与功能分析车载电源电路结构与功能分析 车载电源系统如图 1 所示。12V 直流电压经过高频逆变和高频整流，得到一个 符合要求的 350V 直流电压，该部分的控制信号由 TL494 芯片产生4。 图 1 车载电源系统结构 再经过全桥 DC/AC 逆变电路，得到 220V/50Hz 交流电压输出。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等。 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。 1.11.1 S

3、G3525SG3525 结构框图和引脚功能结构框图和引脚功能11 系统采用 SG3525 来实现 SPWM 控制信号的输出，该芯片其引脚及内部框图如图 2 所示。 图 2 SG3525 引脚及内部框图 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/RTCT。逆变桥开关频率定为 10kHz，取 CT=0.22F，RT=5k。振荡器的输出分为两路，

4、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 V1 及 V2 的基极，锯齿波的作用是加入死区时间，保证 V1 及 V2 不同时导通。最后，V1 及 V2 分别输出相位相差 180的 PWM 波。1.21.2 SPWMSPWM 调制信号的产

5、生调制信号的产生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 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 13.5V，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(a)所示，实际电路各点的波形如图 3(b)所示。(a) SPWM 控制电路框图 (b) SPWM 电路主要节点的波形 图 3 控制电路框图及各点波形 由图 3 可知，基准

6、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。1.31.3 过电流保护过电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 1 所示，过流保护 信号取自 CT2，经分压、滤波后加至电压比较器的同相输入端，如图 4 所示。 当同相输入端过电流检测信号比

7、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。 图 4 过电流保护电路 1.41.4 驱动电路的设计驱动电路的设计驱动电路的设计既要考虑在功率管需要导通时，能迅速地建立起驱动电压，又 要考虑在需要关断时，能迅速地泄放功率管栅极电容上的电荷，拉低驱动电压。 具体驱动电路如图 5 所示 图 5 驱动电路 其工作原理是：1）当光耦原边有

8、控制电路的驱动脉冲电流流过时，光耦导通，使 Q1 的基极电 位迅速上升，导致 D2 导通，功率管的栅极电压上升，使功率管导通； 2）当光耦原边无控制电路的驱动脉冲电流流过时，光耦不导通，使 Q1 的基极 电位拉低，而功率管栅极上的电压还为高，所以导致 Q1 导通，功率管的栅极电 荷通过 Q1 及电阻 R3 迅速泄放，使功率管迅速可靠地关断。 当然，对于功率管的保护同样重要，所以在功率管源极和漏极之间要加一个缓 冲电路避免功率管被过高的正、反向电压所损坏。 2 2 实验结果实验结果 根据以上分析，对实验样机进行了实验，其额定输出功率为 500W，滤波器参数 取 L=3mH，C=2.2F，样机带负载运行时，测得其输出电压波形如图 6 所示。3 3 结语结语样机输出电压波形质量良好，输出电压稳定性强，幅值基本不受负载变化影响， 效果较好。实验表明，本文提出的系统方案是切实可行的。图 6 逆变器的输出波形 责任编辑：电源网左然