基于555時基芯片的高頻逆變電源的設計與實現(xiàn)

(1)穩(wěn)態(tài)：接上電源后，R=1，S=1，輸出Vo=0，D端接地，C上的電壓為0即R=0，輸出仍保持Vo=0，這是它的穩(wěn)態(tài)。
(2)暫穩(wěn)態(tài)：輸入負脈沖后，輸入S=0，輸出立即翻轉成Vo=1，D端開路，電源通過RA向C充電，暫穩(wěn)態(tài)開始。經過時間TD后，C上電壓上升到大于2／(3VCC)時，輸入又成為R=1，S=1，這時負脈沖已經消失，輸出又翻轉成Vo=0，暫穩(wěn)態(tài)結束。這時內部放電開關接通，D端接地，C上電荷很快放到零，為下一次定時控制作準備。電路的定時時間TD=1．1RAC。這兩種單穩(wěn)電路常用作定時延時控制。
1．2 電路原理
根據(jù)555芯片設計了電源電路，并畫了PCB板圖進行實物焊接。焊接完成后，進行實際調試過程中不斷出現(xiàn)一些問題，如變壓器T1剛開始只能夠輸出預想電壓的一半(350～450 V)；還有功率管經常在接上電源數(shù)分鐘后就會發(fā)燙，檢測后發(fā)現(xiàn)是震蕩頻率不夠，減小其左邊電感L1即可。在調試過程中，經過不斷修改完善，最終達到預想功能。圖2為電路原理圖。

電路中，U3和U5都采用NE555D芯片。其中U3采用555單穩(wěn)電路，U5則為555多諧振蕩電路，U5的輸出端(3腳)為U3提供周期性矩形脈沖。整個電路通過U3產生的脈沖調制信號來控制Q4的導通與截止。從而實現(xiàn)Q1的導通與截止。從而在變壓器T1中第1腳和2腳之間的繞組之間產生了交變的電流信號，再通過變壓器的電壓變化實現(xiàn)960 V和120 V的交流電壓輸出。再通過同步脈沖控制C19的充電和放電實現(xiàn)變壓器T2的二次升壓實現(xiàn)輸出7000 V的交流信號輸出。最后960 V和7 000 V的輸出電壓通過耦合電路對高壓氙燈進行點火。
圖3為電路實物圖。
頻率計算公式：
f=1／(1．1RC)
占空比計算公式：
q=(R1+R2)／(R1+2R2)
經實際調試，得到占空比為3／4；頻率為104Hz。
1．3 電路模塊分析
圖4中，R25為限流電阻，R23為Q6的e極和b極間偏置，R10為Q5的e極和b極間偏置；C26及C25起抗干擾作用；電路工作原理為當Q5的b極得到D2送來的電壓，Q5導通；此時產生Ic5，并且向Q6提供Ib，則Q6的c極便有Ic6，則Ic6為Q5提供b極電流，完成Q5與Q6輪流導通，使R25右端電壓為0 V，此時D11將G極的電壓設定為0．7 V。R24，THC1為降壓電阻和熱敏電阻；其作用為溫度傳感元件。實現(xiàn)功率管Q1過熱的保護信號。

圖5為電路轉換模塊，其中Q4及SCR1構成同步電路。對于Q4，當同步脈沖信號到來時使Q4導通，則關閉了Q1的驅動脈沖。對于SCR1：構成C19和T2連接電路的充放電控制。當同步信號到來時，有C17將脈沖耦合到SCR1的觸發(fā)端，實現(xiàn)SCR1的導通，將C19進行放電。同步脈沖信號的作用是使電源停止工作，同時完成C19的放點控制。無后步脈沖時電源工作，對C19充電(由D4完成)。
電路穩(wěn)壓模塊通過采樣電路(R14，R15，R16，R17，R30)電阻的分壓，將采樣電壓反饋到電壓比較器U2B(LM358D)的同向輸入端與U1(TL4 31)產生的基準電壓進行誤差放大，從而實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出960 V和120 V的目的。如圖6所示。

由T2得到的7 000 V電壓與T1輸出的960 V電壓進行耦合點火，以點亮高壓氙燈。如圖7所示。

2 逆變電源變壓器
在整個電路中，起核心作用的便是變壓器T1。通過它才能得到960 V的電壓輸出。在本文中，變壓器T1需將12 V輸入電壓變壓為120 V和960 V的輸出電壓。如圖8所示。
圖8(a)中：從上到下，按逆時針順序，引腳分別為1～9腳。11線并繞，從5腳進，7腳出，逆時針繞17圈，線徑為0．11 cm。從3腳進，2腳出，逆時針，11圈，線徑為0．16 cm。從1腳進，繞78圈，從8腳出來，逆時針，線徑為0．11 cm。從8腳進，繞452圈，9腳出線，逆時針，線徑為0．11 cm。要求8腳和9腳引出的線要保持足夠間距，避免產生火花。

3 結語
采用基于555時基芯片的高頻逆變電源電路，設計并實際制作出了一款簡便實用的便捷式氙燈照射器。文中對電源電路進行了設計，并在調試工程中進行了多次修改改進，使照射器工作趨向于穩(wěn)定可靠，增加其用途廣泛性。