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1、基于TL494逆变电源设计摘 要本设计主要应用开关电源电路技术有关知识，涉及模拟集成电路、电源集成电路、直流稳压电路、开关稳压电路等原理，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的电路。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：过热保
2、护，过压保护，集成电路，振荡频率，脉宽调制Inverter Power supply Design Based on TL494ABSTRACTThe design applying the switching power source circuit technology in connected. Relating with knowledge about what imitate integrated circuit、power source integrated circuit、power amplification integrated circuit and switching r
3、egulated voltage circuit on principle. Sufficient apply chip TL494 fixed-frequency pulse width modulation circuit and field effect transistor (N channel strengthen MOSFET) whose switch speed quick, nothing secondary Break down and hot stability good merit to design circuit. Owe the inverter main par
4、t ingredient by DC/DC circuit、importing the over-voltage crowbar circuit、exporting an over-voltage crowbar protect a circuit、overheat protective circuit、DC/AC shifts circuit、oscillating circuit and entire bridge circuit. Continuing for during the period of the job exports power functions such as bei
5、ng 150 W, having the regular guiding lights working, exporting an over-voltage crowbar, importing the over-voltage crowbar and overheat protective. The cost of manufacture being a power source of turn is comparatively cheap, the pragmatism is strong, and it has a function annex to the various portab
6、ly type.KEY WORDS: over heat protective, over-voltage integrated circuit (IC), oscillating frequency, pulse width modulation (PWM).目录前言1第1章 简介31.1 概述3第2章 逆变电源原理与构成42.1 逆变电源的基本构成和原理42.1.1 逆变电源的基本构成和原理42.1.2 逆变电源的技术性能指标及主要特点72.2 逆变电源的主要元器件及其特性72.2.1 TL494电流模式PWM控制器72.2.2 场效应管112.2.3三极管12第3章 各部分支路电路设计及
7、其参数计算133.1 各部分支路电路设计及其参数计算133.1.1 DC/DC变换电路133.1.2输入过压保护电路143.1.3输出过压保护电路153.1.4 DC/AC变换电路163.1.5 TL494芯片外围电路183.1.6 TL494芯片外围电路183.1.7逆变电源的整机电路原理图193.1.8电路的元件参数表19第4章 调试20结 论21谢 辞22附录A整机原理图23附录B元件参数表25附录C 元件参数表26附录D整机PCB板(两面)27参考文献29外文资料翻译30II前言开关电源是一种由占空比控制的开关电路构成的电能变换装置，用于交流直流或直流直流电能变换，通常称其为开关电源（
8、Switched Mode Power Supply-SMPS）。其功率从零点几瓦到数十千瓦，广泛用于生活、生产、科研、军事等各个领域。彩色电视机、VCD播放机等家用电器、医用X光机、CT机，各种计算机设备，工业用的电解、电镀、充电、焊接、激光等装置，以及飞机、卫星、导弹、舰船中，都大量采用了开关电源。开关电源的核心为电力电子开关电路，根据负载对电源提出的输出稳压或稳流特性的要求，利用反馈控制电路，采用占空比控制方法，对开关电路进行控制。开关电源的这一技术特点使其同其他形式的电源，如采用调整管的线性电源和采用晶闸管的相控电源相比具有效率高和体积小、重量轻两个明显的优点。因为具有这些优点，开关电
9、源的应用越来越广泛，大有取代线性电源和相控电源的趋势。值得注意的是，开关电源的输出噪声和纹波一般比线性电源大，所以在需要非常低的噪声与纹波（如纹波峰峰值要小于510mV）的情况下，仍需要线性电源，由于大功率全功率非常大（1MW以上）时，仍需采用相控电源。但随着控制技术和元器件技术的不断发展，开关电源的各方面的性能都在不断提高，容量也在不断扩大。开关电源的开关管工作在高速的通与断两种状态，所以称为开关电源，其原理是用整流电路先把交流变成直流，再用开关管把直流电变成高频的直流电，这个高频直流在通过开关变压器时，在次级感应出交流电流，再通过整流滤波后，变成平稳的直流电，同时有控制电路根据输出电压调整
10、开关管的通与断的比例（占空比）。由于开关变压器的频率很高，同样的功率，体积可以做的很小，所以整个电源可以做到体积小重量轻。开关电源能输出多种可控的直流电压供不同的电路使用。 目前逆变电源应用广泛，但是电路复杂，价格比较昂贵，为此设计一款逆变电源。该电源主要应用开关电源电路技术的有关知识，涉及模拟集成电路、电源集成电路、直流稳压电路、开关稳压电路等原理，充分运用芯片TL494的固定频率脉冲宽度调制电路1和场效应管2（N沟道增强型MOSFET）的开关速度快、无二次击穿、热稳定性好的优点与三极管一起构成的组合设计电路。该逆变电源可将电瓶的12V直流电转换为220V/50Hz的交流电，供数码相机、CD
11、机、MD唱机、笔记本电脑、小型录像机、电动剃须刀、手机等便携式产品使用。因此具有相当强的通用性。该逆变电源在工作时的持续输出功率为150W，并且具有输出过压保护、输入过压保护以及过热保护等功能。该电源的制造成本较为低廉，千台以上数量的批产成本仅在40元/台左右，并且当印制板的尺寸不受限制时，可以将输出功率做到200W以上，因此该逆变电源几乎可以替代目前市场上所售的各种逆变器或者逆变电源产品，其应用前景十分广阔。第1章 简介1.1 概述 逆变电源是将直流点逆变成交流电，本设计逆变电源工作是的持续输出功率为150W，并且具有输出过压保护以及过热保护等功能。该电源的制作成本低，批量生产成本更低，并且
12、当印制板尺寸不受限制时，可以将输出功率做到200W以上，因此该逆变电源的市场前景十分广阔。本逆变电源可将电瓶的12V直流电转换为220V/50Hz的交流电，供数码相机、CD机、MD唱机、笔记本电脑、小型录像机、电动剃须刀、手机等便携式产品使用。因此具有相当强的通用性。第2章 逆变电源原理与构成2.1 逆变电源的基本构成和原理2.1.1 逆变电源的基本构成和原理以图2-1的单向桥式逆变电源为例说明其最基本的工作原理。图中S1-S4是桥式电路的4个臂，他们由电力电子器件及其辅助电路组成。当开关S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压u0为正；带开关S1、S4断开，S2、S3闭合时u0为负，其波形
13、如图2-2所示，这样就把直流点变成交流电，改变两组开关的切换频率，即可改变输出交流电的频率。这就是逆变电路的最基本得工作原理。当负载为电阻时，负载电流i0和电压u0的波形形状相同，相位也相同，当负载为阻感时，i0相位滞后于u0，两者波形的形状也不同，图2-2给出的就是阻感负载时的i0波形。设t1时刻以前S1、S4导通，u0和i0均为正。在t1时刻断开S1、S4，同时合上S2、S3，则u0的极性立刻变为负，但是，因为负载中有电感，其电流方向不能立刻改变而仍维持原方向，这时负载电流从直流电源负极流出，经S2、负载和S3流回正极，负载电感中储存的能量向直流电源反馈，负载电流逐渐减小，到t2时刻降为零
14、，之后i0才反向并逐渐增大。S2、S3断开，S1、S4闭合时的情况类似。上面是S1 S4均为理想开关时的分析，实际电路的工作过程要复杂一些。图2-1 逆变电路图2-2逆变电路波形1. 本设计的基本构成及其原理该设计电路的方框图如图2-3。该电路由12V直流输入、输入过压保护电路、过热保护电路、逆变电路I、220V/50KHz整流滤波、逆变电路II、输出过压保护电路等组成。逆变电路I、逆变电路II的框图分别见图3、图4。逆变电路又包括频率产生电路（50KHz和50Hz PWM脉冲宽度调制电路）、直流变换电路(DC/DC)将12V直流转换成220V直流、交流变换电路(DC/AC)将12V直流变换为
15、220V交流。图 2-3 整机原理方框图逆变电路I原理如图2-4所示。此电路的主要功能是将12V直流电转换为220V/50KHz的交流电。图2-4 逆变I电路原理方框图逆变电路II如图2-5所示。此电路的主要功能是将220V直流电转换为220V/50Hz的交流电。全桥电路以50Hz的频率交替导通，产生50Hz交流电。图2-5 逆变II电路原理方框图2. 电路工作原理输入12V直流电源电压，经过逆变电路I得到220V/50KHz的交流电，此交流电再经过整流滤波电路得到220V高压直流电，然后经过逆变II得到220V/50Hz交流电。其中输入过压保护电路、输出过压保护电路、过热保护电路构成整个电路的保护电路。一旦输入电压出现过大或者过小时，保护电路立即启动，然后停止逆变电路I的工作。过热保护电路是当电路工作温度过高时，启动保护使逆变电路I停止工作。输出过压保护电路与逆变电路II构成反馈回路，
