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便攜式車載逆變器的設計

作者: 時間:2011-11-02 來源:網絡 收藏

隨著經濟水平的提高,汽車正逐漸成為人們的日常交通工具。然而,人們隨身攜帶的電子產品,比如手機,卻不能使用汽車上的電源。因此,開發(fā)一款經濟實用的就成為一種需求。我們采用集成脈寬調制芯片SG3525A為主控芯片,以CD4020B計數(shù)器及與非門電路構成分頻分相電路并配以保護電路,實現(xiàn)了的脈寬調制。其在逆變電源工作時的持續(xù)輸出功率為100W,并具有輸出過流保護及輸入欠壓保護等功能,可實現(xiàn)電源逆變、電壓穩(wěn)定、欠壓保護及過流保護等功能。

本文引用地址:http://2s4d.com/article/178454.htm

  系統(tǒng)基本原理

  本輸入端為汽車蓄電池(+12V,4.5Ah),輸出端為工頻方波電壓(50Hz,220V)。其系統(tǒng)主電路和控制電路框圖如圖1所示,采用了典型的二級變換,即DC/DC變換和DC/AC逆變。12V直流電壓通過推挽式變換逆變?yōu)楦哳l方波,經高頻升壓變壓器升壓,再整流濾波得到一個穩(wěn)定的約320V直流電壓;然后再由橋式變換以方波逆變的方式,將穩(wěn)定的直流電壓逆變成有效值稍大于220V的方波電壓,以驅動負載。為保證系統(tǒng)的可靠運行,分別采集了DC高壓側電壓信號、電流信號及蓄電池電壓信號,送入SG3525A,通過調整驅動脈沖的占空比或關斷脈沖來實現(xiàn)電壓調節(jié)、過流保護及欠壓保護等功能。

系統(tǒng)主電路和控制電路框圖


圖1系統(tǒng)主電路和控制電路框圖

  主要技術參數(shù)

  輸入電壓:DC12V;

  輸出電壓:AC220V±5%,50Hz±2%;

  額定功率:100W;

  保護功能:輸入直流極性接反保護,輸入欠壓保護,輸出過流保護。

  電路

  1主控芯片SG3525A

  SG3525A是ST公司生產的脈沖寬度調制器控制集成電路,具有集成基準電壓,振蕩器同步,軟啟動時間控制,輸入欠電壓鎖定等功能。SG3525A的引腳如圖2所示。

SG3525A引腳分布


圖2SG3525A引腳分布

  振蕩頻率的確定:振蕩頻率由三個外部元件RT、CT和RD設置,分別接在6、5、7引腳上。振蕩頻率為fOSC=1/CT(0.7RT+3RD),其中,0.7RTCT為定時電容充電時間,3RDCT為定時電容放電時間。為了使分頻分相電路取得50Hz振蕩頻率,本設定振蕩頻率為51.2kHz,取CT=2000pF,RT=10kΩ,RD=922Ω。

  輸出脈寬的調整:PWM脈沖寬度由引腳9和引腳8中電平較低的一端控制。芯片內部的誤差放大器U1將電壓反饋信號與基準電壓信號偏差放大后送入比較器U2的反向輸入端,比較器正向輸入端的輸入則來自電容器CT上的鋸齒波,兩者做比較后輸出方波脈沖來控制SG3525A內部輸出功放管的占空比(見圖3)。本中將8引腳經電容接地,9引腳接DC/DC高壓直流電壓的反饋電壓,由此調整輸出直流電壓的穩(wěn)定。圖3中,U1為SG3525A中的誤差放大器,1、2、9分別為芯片管腳,R1~R7、C1、C2均為外接電阻電容。SG3525A的16引腳輸出5V參考電壓。電阻R3、R4及U1構成反比例運算器,R4/R3為其靜態(tài)放大倍數(shù),其值越大控制精度越高。但放大倍數(shù)太大將引起振蕩,因此引入C1和R5使誤差放大器成為不完全比例積分控制器,此時靜態(tài)誤差放大倍數(shù)不變,動態(tài)誤差放大倍數(shù)減小,既不影響控制精度,又避免過沖引起振蕩。

輸出直流高壓調節(jié)原理圖


圖3輸出直流高壓調節(jié)原理圖

  脈沖的關斷:當10引腳加上高電平時,實現(xiàn)對輸出脈沖的封鎖。本設計使用該項功能實現(xiàn)輸出過流過壓、輸入欠壓的保護。


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