车载逆变电源设计电子与信息工程学院毕业设计毕业论文

车载逆变电源设计电子与信息工程学院毕业设计毕业论文内容摘要：

）脚为第一组误差放大器的同相输 入端。 第（ 2）脚为第一组误差放大器的反相输入端。 从第（ 14）脚输出的 5V 基准电压经 R1 R20 分压得到约 4V 的电压，与第（ 1）脚电压进行比较。 由于输 +5V 电压升高时第（ 1）脚取样 ,电压成比例升高，当此电压超过 4V 时，误差放大器输出高电平，通过 IC 内部比较器控制输出 ,脉宽减小，以使 5V 电压下降，达到稳压的目的。 第（ 3）脚为第一误差放大器输出的引出端。 外接 C1 C C2 R11 组成的频率校正网 路，以防止放大器发生自激。 第（ 4）脚为死区控制端。 当 IC 工作在推挽状态时， 其两组输出脉冲使两只推挽开关管依 次导通和关断。 为了避免开关管的滞事效应造成瞬间导通而击穿开关管，在脉冲的序列之间留 有一定的空隙，称为死区。 改变第（ 4）脚的电压，可改变死区时间。 当第（ 4）脚电压大于 5V 基准电压时，输出脉冲关断。 在 05V，死区时间成比例增大。 基准稳压器 10E2 PWM 比较器 振荡器 ≥1 4 死区时间控制 7GND 5CT 16 同相输入 14VREF 6RT 12Vcc 15 反相输入 3 补偿 /PWM 比较输入 D Q CK Q 死区时间比较器 ≥1 ≥1 amp。 amp。 UV 封锁 VT1 VT2 11C2 9E1 8C1 13 输出控制 1 同相输入 2 反相输入 浙江科技学院信息与电子工程学院 2020届本科毕业设计（论文） 10 第（ 5）脚 内部振 荡电路，外接定时电容 C18， 第（ 6）脚为外接定时电阻 R9。 此 RC 的值决定 TL494 输出脉冲的重复频率，其值为 FKHZ=（ UF）。 按图中数据，此电源的工作频率为 30KHZ。 第（ 7）脚共地端，也是供电的 负极端。 第（ 8）（ 11）脚为两路输出放大管的集电极。 第（ 9）（ 10）脚为内部驱动放大管的发射极，接地。 第（ 12）脚为供电端，其允许输入电压可达 840V，因此无需外部稳压器。 第（ 13）脚为 工作状态设定端。 当第（ 13）脚为 5V 基准电压时，两路输出脉冲相差 180 度，每路输出量 200mA 的驱动电流，用于驱动推挽或半桥、桥式电路。 当第（ 13）脚接地时，两路输出脉冲为 同相位，为 840V 时，第（ 14）脚均输出 5177。 的稳定基准电压。 第（ 14）脚内部基准电压源。 在 IC 供电组误差放大器 的反向输入端，在该电源中作为过流 保护取样输入。 TL494 工作原理 芯片内部电路包括振荡器、两个误差比较器、 5VDC基准电源、死区时间比较器、欠压封锁电路、 PWM比较器、输出电路等。 [7] 1．振荡器 ： 提供开关电源必须的振荡控制信号，频率由外部 RT、 CT决定。 这两个元件接在对应端与地之间。 取值范围： RT： 5100k， CT：。 振荡频率： f=1/RTCT。 形成的信号为锯齿波。 最大频率可以达到 500kHz。 2．死区时间比较器 ： 这一部分用于通过 04VDC电压来调整占空 比。 当 4脚预加电压抬高时，与振荡锯齿波比较的结果，将使得 D触发器 CK端保持高电平的时间加宽。 该电平同时经过反相，使输出晶体管基极为低，锁死输出。 4脚电位越高，死区时间越宽，占空比越 小。 由于预加了 ，所以，限制了死区时间最小不能小于 4%，即单管工作时最大占空比 96%，推挽输出时最大占空比为 48%。 图 33给出了死区时间比较器单独作用时的工作相关波形。 浙江科技学院信息与电子工程学院 2020届本科毕业设计（论文） 11 图 33 4脚输出波形 3． PWM比较器及其调节过程 ： 由两个误差放大器输出及 3脚（ PWM比较输入）控制。 当 3端电压加到 ，基本可以使占空比达到 0，作用和 4脚类似。 但此脚真正的作用是外接 RC网络，用做误差放大器的相位补偿。 常规情况下，在误差放大器输出抬高时，增加死区时间，缩小占空比；反之，占空比增加。 作用过程和 4脚的死区控制相同，从而实现反馈的 PWM调节。 的电压垫高了锯齿波，使得 PWM调节后的死区时间相对变窄。 如果把 3脚比做 4脚，则 PWM比较器的作用波形和图 32类似。 然而，该比较器的占空比调节，要在死区时间比较器的限制范围内起作用。 单管工作方式时， VCK直接控制输出，输出开关频率与振荡器相同。 当 13脚电位为高时，封锁被取消，触发器的 Q、 Q非端分别控制两个输出管轮流导通，频率是单管方式的一半。 4． 5VDC基准电源： 这个 5VDC基准电源用于提供芯片需要的偏置电流。 如 13脚接高电平时，及误差放大器等可以使用它。 基准电源精度 5%，电流能力 10mA，温度范围 070度。 5．误差放大器： 两个误差放大器用于电源电压反馈和过流保护。 这两个放大器以或的关系，同时接到 PWM比较器同相输入端。 反馈信号比较后的输出，送 PWM比较器，以和锯齿波比较，进行 PWM调节。 由于放大器是开环的，增益达到 95dB。 加之输出点 3被引出，使用时，设计者可以根据需要灵活使用。 6． UC封锁电路： t t t 4 脚电位 振荡器 5 脚信号 VCK 死区封锁时间 VQ 浙江科技学院信息与电子工程学院 2020届本科毕业设计（论文） 12 用于欠压封锁，当 Vcc低于 ，或者内部电源低于 ， CK端被钳位为高电平，从而使输出封锁，达到保护作用。 7．输出电路： 输出电路有两个输出晶体管，单管电流 500mA。 其工作状态由 13脚（输出控制）来决定。 当 13脚接低电平时，通过与门封锁了 D触发器翻转信号输出，此时两个晶体管状态由 PWM比较器及死区时间比较器直接控制，二者完全同步，用于控制单管开关电源。 当然，此时两个输出也允许并联使用，以获得较大的驱动电流。 当 13脚接 高电平时， D触发器起作用，两个晶体管轮流导通，用于驱动推挽或桥式变换器。 逆变电源工作原理 逆变原理部分 主要思路是先将 12V 的直流电逆变为 220V/50KHZ 的交流电 (DC/AC)，然后利用桥式整流和电容的充电快放电慢的特性整流出 220V 的直流电 (AC/DC)，最后再逆变为 220V/50HZ 交流电，由 XAC 插座输出到负载上。 电路图如图 34。 下面将把整个电路原理图按三个主要逆变部分详细说明。 浙江科技学院信息与电子工程学院 2020届本科毕业设计（论文） 13 图 34 逆变电路原理图 浙江科技学院信息与电子工程学院 2020届本科毕业设计（论文） 14 (1)DC/AC 逆变电源部分 图 35 DC/AC部分电路图 12V 直流到 220V/50KHZ 交流电部分由图 35 中 TL494CN 芯片 IC1 控制晶体三极管 VT VT3和场效应管 VT VT4,和变压器共同完成。 IC1的 5脚外接电容C4 和 6 脚外接电阻 R7 为脉宽调制器的定时元件，脉宽调制频率为F=(*)KHZ=50KHZ，即 IC1 控制 VT VT VT VT4 工作在 50KHZ的频率。 IC1 正向输入时， IC1 内置三极管 VT1 工作在放大状态， VT2 工作在截止状态， 此时 IC1 的 9 脚外围晶体二极管 VD3 导通，因此场效应管 VT2栅极电压达到一定值， VT2 为饱和导通状态；当 IC1 内置三极管 VT1工作在截止状态时，IC1 的 9 脚外围晶体二极管 VD3 截止， VT3 基极为 低电平，所以 VT3 为饱和导通浙江科技学院信息与电子工程学院 2020届本科毕业设计（论文） 15 状态， VT3 为饱和导通状态时， VT4 因栅极无正偏压而处于截止状态，此时直流电经变压器初级线圈上半部分通过 VT2 接地，经过变压器放大形成上半周期电流。 当 IC1 反向输入时，同理 IC1 控制场效应管 VT2 截止、 VT4饱和导通，此时直流电经变压器初级线圈下半部分通过 VT4 接地，经过变压器放大形成下半周期电流。 因此，经变压器初级线圈的电流相当于 12V/50KHZ 的交流电，变压器次级输出为 220V/50KHZ 交流电。 先将 12V 直流电逆变为 12V/50KHZ 交流电的目的有2个：一、这样可以将变压器做的很小很轻；二、人耳能听见的最高频率为 20KHZ，小于 20KHZ 人耳将会听见吱吱的声音。 （ 2） AC/DC 逆变部分 图 36 AC/DC部分电路图 为了满足大功率场效应管 VT VT9 能正常工作，再将 220V/50KHZ 交流电用桥式整流法逆变为 220V 支流电，图 36将完成这部分功能。 此部分功能由 VDVD VD VD8， C12 共同组成桥式整流，利用电容充 电快放电慢的特性整流出220V 直流电。 桥式整流的工作原理是，四个整流二极管组成一个电桥，变压器次级线圈和 C12 接到电桥的两个对角线位置。 当 T1 输出为正半周期时，二极管VD8 和 VD5 导通， VD6和 VD7 截止，电流沿 VD5 经 VD8 指向电容 C12；当 T1 输出为负半周期时， VD8 和 VD5 截止， VD6 和 VD7导通状态，电流沿 VD6 经 VD7 指向浙江科技学院信息与电子工程学院 2020届本科毕业设计（论文） 16 C12，由于 T1 输出的 2 个半周期中经过电容 C12 的电流方向相同，实现了全波整流， 再利用电容的充电快放电慢的特性，成功将电流整流为直流 (220V 直流电 )。 （ 3） DC/AC 逆变部 分 图 37 DC/AC部分电路图 最后由 TL494CN 芯片的 5脚外接点容 C8 和 6脚外接电阻 R14 决定脉宽频率为 F=247。 ( 220)KHZ=50HZ 控制 VT VT VT VT9 工作在 50HZ 的频率下，将 220V 直 流电逆变为 220V/50HZ 的交流电，图 37 将完成这部分功能。 TL494正向时， IC2 控制 VT5 为饱和导通 状态 ， VT8 为截止状态，由于 VT5 为饱和导通状态，则 VT6 为饱和导通状态。 由于 VT8 处于 截止状态， VT9 因栅极无正偏压而处于截止状态，同时 VT7 因栅极无正偏压而处于截止 状态， VT10 为饱和导通状态。 此时 220V 直流电经 VT6 沿 XAC 插座到负载再经 VT10 接地，形成正半周期电流；反向时， IC2 控制 VT5 为截止状态， VT8 为饱和导通状态，由于 VT5 为截止状态，则 VT6 因栅极无正偏压而处于截止状态，由于 VT8 为饱和导通状态， VT9处于饱和导通状态，同时 VT10 处于饱和导通状态， VT7 因栅极无正偏压而处于截止状态。 此时 220V 直流电经 VT9 沿 XAC 插座到负载再经 V。