基于 TL494 的 400W 逆變器解決方案

逆變器（Inverter，逆向變壓器件）是一種直流到交流（DC to AC）的變壓器，可將可變直流輸出轉(zhuǎn)換成清潔220V正弦 50Hz 或 其他類型交流電，可用于各類設(shè)備，最大限度地滿足移動(dòng)供電場(chǎng)所或無電地區(qū)用戶對(duì)交流電源的需要。廣泛用在通訊、工業(yè)設(shè)備、衛(wèi)星通信設(shè)備、軍用車載、醫(yī)療救護(hù)車、警車、船舶、太陽能及風(fēng)能發(fā)電領(lǐng)域。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。

逆變主電路一般輸入的是直流電壓，因?yàn)楣夥l(fā)電系統(tǒng)是山太陽電池方陣產(chǎn)生的直流電，所以在輸入電路中應(yīng)當(dāng)包含相關(guān)的濾波電路和EMI電路等。輸出電路一般也包含物出濾波和EMI電路，以減小逆變電路產(chǎn)生的波紋對(duì)負(fù)載產(chǎn)生的影響?？刂齐娐返淖饔檬钱a(chǎn)生一系統(tǒng)控制脈沖來控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，和逆變電路一起來完成逆變功能。本文提供了一種基于TL494的400W大功率穩(wěn)壓逆變器解決方案。

TL494是一種固定頻率脈寬調(diào)制電路，它包含了開關(guān)電源控制所需的全部功能，廣泛應(yīng)用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開關(guān)電源。TL494有SO-16和PDIP-16兩種封裝形式，以適應(yīng)不同場(chǎng)合的要求。

TL494主要特征

集成了全部的脈寬調(diào)制電路。

片內(nèi)置線性鋸齒波振蕩器，外置振蕩元件僅兩個(gè)（一個(gè)電阻和一個(gè)電容）。

內(nèi)置誤差放大器。

內(nèi)止5V參考基準(zhǔn)電壓源。

可調(diào)整死區(qū)時(shí)間。

內(nèi)置功率晶體管可提供500mA的驅(qū)動(dòng)能力。

推或拉兩種輸出方式。

TL494工作原理簡(jiǎn)述

TL494是一個(gè)固定頻率的脈沖寬度調(diào)制電路，內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器，振蕩頻率可通過外部的一個(gè)電阻和一個(gè)電容進(jìn)行調(diào)節(jié)，其振蕩頻率如下：

輸出脈沖的寬度是通過電容CT上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個(gè)控制信號(hào)進(jìn)行比較來實(shí)現(xiàn)。功率輸出管Q1和Q2受控于或非門。當(dāng)雙穩(wěn)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)為低電平時(shí)才會(huì)被選通，即只有在鋸齒波電壓大于控制信號(hào)期間才會(huì)被選通。當(dāng)控制信號(hào)增大，輸出脈沖的寬度將減小。

利用TL494組成的400W大功率穩(wěn)壓逆變器電路

它激式變換部分采用TL494，VT1、VT2、VD3、VD4構(gòu)成灌電流驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)兩路各兩只60V/30A的MOS FET開關(guān)管。如需提高輸出功率，每路可采用3～4只開關(guān)管并聯(lián)應(yīng)用，電路不變。TL494在該逆變器中的應(yīng)用方法如下圖所示：

第1、2腳構(gòu)成穩(wěn)壓取樣、誤差放大系統(tǒng)，正相輸入端1腳輸入逆變器次級(jí)取樣繞組整流輸出的15V直流電壓，經(jīng)R1、R2分壓，使第1腳在逆變器正常工作時(shí)有近4.7～5.6V取樣電壓。反相輸入端2腳輸入5V基準(zhǔn)電壓(由14腳輸出)。當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，1腳電壓降低，誤差放大器輸出低電平，通過PWM電路使輸出電壓升高。正常時(shí)1腳電壓值為5.4V，2腳電壓值為5V，3腳電壓值為0.06V。此時(shí)輸出AC電壓為235V(方波電壓)。第4腳外接R6、R4、C2設(shè)定死區(qū)時(shí)間。正常電壓值為0.01V。第5、6腳外接CT、RT設(shè)定振蕩器三角波頻率為100Hz。正常時(shí)5腳電壓值為1.75V，6腳電壓值為3.73V。第7腳為共地。第8、11腳為內(nèi)部驅(qū)動(dòng)輸出三極管集電極，第12腳為TL494前級(jí)供電端，此三端通過開關(guān)S控制TL494的啟動(dòng)/停止，作為逆變器的控制開關(guān)。當(dāng)S1關(guān)斷時(shí)，TL494無輸出脈沖，因此開關(guān)管VT4～VT6無任何電流。S1接通時(shí)，此三腳電壓值為蓄電池的正極電壓。第9、10腳為內(nèi)部驅(qū)動(dòng)級(jí)三極管發(fā)射極，輸出兩路時(shí)序不同的正脈沖。正常時(shí)電壓值為1.8V。第13、14、15腳其中14腳輸出5V基準(zhǔn)電壓，使13腳有5V高電平，控制門電路，觸發(fā)器輸出兩路驅(qū)動(dòng)脈沖，用于推挽開關(guān)電路。第15腳外接5V電壓，構(gòu)成誤差放大器反相輸入基準(zhǔn)電壓，以使同相輸入端16腳構(gòu)成高電平保護(hù)輸入端。此接法中，當(dāng)?shù)?6腳輸入大于5V的高電平時(shí)，可通過穩(wěn)壓作用降低輸出電壓，或關(guān)斷驅(qū)動(dòng)脈沖而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。在它激逆變器中輸出超壓的可能性幾乎沒有，故該電路中第16腳未用，由電阻R8接地。

該逆變器采用容量為400VA的工頻變壓器，鐵芯采用45×60mm2的硅鋼片。初級(jí)繞組采用直徑1.2mm的漆包線，兩根并繞2×20匝。次級(jí)取樣繞組采用0.41mm漆包線繞36匝，中心抽頭。次級(jí)繞組按230V計(jì)算，采用0.8mm漆包線繞400匝。開關(guān)管VT4～VT6可用60V/30A任何型號(hào)的N溝道MOS FET管代替。VD7可用1N400X系列普通二極管。該電路幾乎不經(jīng)調(diào)試即可正常工作。當(dāng)C9正極端電壓為12V時(shí)，R1可在3.6～4.7kΩ之間選擇，或用10kΩ電位器調(diào)整，使輸出電壓為額定值。如將此逆變器輸出功率增大為近600W，為了避免初級(jí)電流過大，增大電阻性損耗，宜將蓄電池改用24V，開關(guān)管可選用VDS為100V的大電流MOS FET管。需注意的是，寧可選用多管并聯(lián)，而不選用單只IDS大于50A的開關(guān)管，其原因是：一則價(jià)格較高，二則驅(qū)動(dòng)太困難。建議選用100V/32A的2SK564，或選用三只2SK906并聯(lián)應(yīng)用。同時(shí)，變壓器鐵芯截面需達(dá)到50cm2，按普通電源變壓器計(jì)算方式算出匝數(shù)和線徑，或者采用廢UPS-600中變壓器代用。如為電冰箱、電風(fēng)扇供電，請(qǐng)勿忘記加入LC低通濾波器。