《36V输出单相正弦波逆变电源.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《36V输出单相正弦波逆变电源.doc（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单相正弦波逆变电源设计报告姓 名：指导老师：目录1.系统方案论证11.1电源变换拓扑方案论证11.2辅助电源的方案选择21.3 DC-AC实现方案22.理论分析与计算32.1电源变换器的设计与计算3 2.2电感的计算43. 控制电路的设计4 3.1 DC-DC变换器控制设计43.2保护电路设计5 3.2.1过压，欠压保护53.3正弦函数发生器63.4 SPWM波的实现7 4. 系统测试及结果分析84.1测试使用的仪器设备84.2测试数据9参考文献9单相正弦波逆变电源摘要： 本逆变器以推挽电路为核心，以SG3525为主控芯片，以ICl8038为正弦波信号发生器，根据反馈信号对PWM信号做出调整，
2、进行可靠的闭环控制，从而实现SPWM波。同时该逆变器具有输出过流保护和输入欠压，过压保护功能。关键词：DC-DC，推挽，SPWM，逆变。一、 系统方案论证1.1电源变换拓扑方案论证 方案一：推挽式DC-DC变换器。推挽电路是两不同级性晶体管输出电路无输出变压器（有OTL、OCL等）。是两个参数相同的功率BTJ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。电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小效率高。推挽输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。推挽式拓补结构原理如1.1所示 图 1.1 方案二：Boost升压式DC-DC变换器。拓扑结构
3、如图1.2所示。开关的开通和关断PWM信号控制开关的开通和关断，电感L随开关的导通和关断不断地存储能量和释放能量，电感储能后使电压升高，而电容C可将输出电压保持平稳，通过改变PWM控制信号的占空比可以相应实现输出电压的变化。该电路采取直接直流升压，电路结构较为简单，损耗较小，效率较高。 图1.2 综合比较，方案一和方案二都适用于升压电路，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变换器中的占空比不能太小，由12V升压至51V，PWM信号的占空比较低，会使得Boost升压式DC-DC变化器的损耗比较大。所以采用方案一基于损耗的考虑，选择方案二。1.2辅助电源
4、的方案选择方案一：采用稳压芯片7812和7912稳压出正负电源。方案二：采用反激DC-DC变换器，反激变化器电路图1.2.1如下 1.2.1综合比较，方案一优点是采用较少的元器件就能稳压，但是效率不高，并且系统要求输入最低电压10伏，所以不能稳压出12伏电源，方案二的反激变换器的优点是效率高达85%，缺点是需要的元器比较件多，成本较高。由于辅助电源会影响到整个电源系统的效率。所以采用方案二1.3 DC-AC实现方案 在电感和电容之间加上四个桥式MOS管如图1.3.1所示 图1.3.1通过驱动控制实现D3和D6同时导通，D3和D6关闭时，D4和D5同时导通将馒头波每隔一个波翻转一次，从而实现DC
5、-AC的功能。驱动电路如图1.31二、 理论分析与计算2.1电源变换器的设计与计算 最低输入电压Vin（min）=10V P0=50W 设 最大占空比为Dmax=0.4 变压器效率为85% 开关频率为62.6khz 磁密摆幅Bm=0.4T所需AP=(1.143=()1.143=0.093cm4选取磁芯EE40 其Ae=128mm4 Aw=108mm4AP=128X108X10-4=1.3824cm40.093cm4Vin(min)=E=Np*Ae/dt Np=1.248匝取Np为2匝 Vin(min)Dmax=(2+36)得n=0.1519 Ns=13.22取Ns=14匝取电流密度J为4.5A
6、/mm2I0（max）= 所以副边最大电流Ispk=1.96A副边电流有效值Isrms=Ispk=1.757A副边线横截面积为As=Isrms/J=0.3094mm2副边线径Ds=0.7052 mm2考虑集夫效应 集夫深度为=0.3mmn=（0.7050/0.47）2=2.25股 所以采用0.47线径漆包线三股并绕原边最大电流Ippk=Ispk*Ns/Np=13.62A原边电流有效值Iprms=Ippk8.6958A原边线横截面积Ap=Iprms/J=1.93ADp=1.57 考虑集夫效应 n=（1.57/0.47）2=11.14z股 取0.47线径漆包线12股并绕2.2电感的计算 设电感变化
7、电流il=5%Ion, Vf为整流二极管压降为1Vil=（2Vf+36sint）*（0.5-Dmaxsint）/il经求导计算得最大电感为1.37mH。采用铁硅铝材料的77439A7磁芯，Lc=107.4mm，Ae=199mm2 ， 相对磁导率Ur=60。由电感L=N2*Ae*r*0/Lc可计算出N=99匝。三、 控制电路的设计3.1 DC-DC变换器控制设计DC-DC变换器控制电路如图3.1所示。SG3525是电流控制型PWM控制器，所谓电流控制型脉宽调制器是按照接反馈电流来调节脉宽的。在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰
8、值电流跟随误差电压变化而变化。C1和R1设定了PWM芯片的工作频率f=1/(Ct(0.7Rt+3Rt) 。R1为死区时间调整电阻。C2为软启动时间设定电容。11引脚和14引脚为驱动输出引脚。16引脚提供了5.1伏的参考电压，可以做一些基准电压。10引脚为关断管脚，当其为高电平时芯片迅速关断，可以用来做一些保护电路。 图 3.13.2保护电路设计3.2.1过压，欠压保护前文提到SG3525的10引脚高电平时具有关断芯片输出功能，所以可以用来做欠压和过压保护，用8引脚提供的基准电压作为基准，用LM258做电压比较器，选取电阻对输入电压进行分压，当输入电压分压后的电压高于基准电压时，输出高电平给10
9、引脚，从而进行保护电路。过压保护电路如图。 过压保护图计算R4，R5电阻：VREF=5.1V 过压保护点为16V，根据比较器的虚短，可列式VIN/(R5+R6)=VREF/R6 , 取R6为100k 得R5=213k 取220k欠压保护如图 欠压保护图计算R1，R2电阻：同理可列VIN/(R1+R2)=VREF/R1 欠压保护点为9v 取R1为51k 得R2为39k 取R2为39k。3.3 正弦函数发生器ICL8038的波形发生器是一个用最少的外部元件就能生产高精度正弦,方形,三角, 锯齿波和脉冲波形彻底单片集成电路。 频率(或重复频率) 的选定从0.001hz到300khz可以选用电阻器或电
10、容器来调节, 调频及扫描可以由同一个外部电压完成。芯片引脚图如图3.3.1 图3.3.1正弦函数输出电路单元如图3.3.2通过对R3电位器的调节可以进行频率的改变，调节R1 R2电位器可以调节正弦波失真度。 3.4 SPWM波的实现 通过ICL8038产生的正弦波，进行精密整流，精密整流如图3.4.1所示产生馒头波，用加法电路进行升压，升压如图3.4.2所示，馒头波进行升压后与SG3525内部的震荡产生的三角波进行比较，从而产生SPWM波。 图3.4.1 图3.4.2四、系统测试及结果分析4.1测试使用的仪器设备测试使用的仪器设备如表4.1所示。 表4-1 测试使用的仪器设备序号名称、型号、规格数量备注1UNI-T UTA392万能表2BC1-5001变阻器3YB1711B1直流稳压源4.2测试数据 名称输入电压输入电流输出电压输出电流效率欠压保护点过压保护点 111.8V5.02A36.38V1.38A84.7%9.1V16.3V参考文献期刊：序号 作者姓名文题刊名，年，卷（期）：起页止页（任选）图书：1开关电源手册作者：Keith Billings张占松，汪仁煌，谢丽萍译2电力电子技术作者：王兆安，刘进军。3精通开关电源设计作者：Santayana Maniktala 王志强译4现代逆变技术及应用作者：李爱文，张承慧5开关电源中的磁性元件作者：赵修科
