逆变器原理图-框图

车载逆变器的整个电路大体上可分为两大部分，每部分各采用一只TL494或KA7500芯片组成控制电路，其中第一部分电路的作用是将汽车电瓶等提供的12V直流电，通过高频PWM(脉宽调制)开关电源技术转换成30kHz－50kHz、220V左右的交流电；第二部分电路的作用则是利用桥式整流、滤波、脉宽调制及开关功率输出等技术，将30kHz～50kHz、220V左右的交流电转换成50Hz、220V的交流电。图1电路中，由芯片IC1及其外围电路、三极管VT1、VT3、MOS功率管VT2、VT4以及变压器T1组成12V直流变换为220V/50kHz交流的逆变电路。由芯片IC2及其外围电路、三极管VT5、VT8、MOS功率管VT6、VT7、VT9、VT10以及220V/50kHz整流、滤波电路VD5－VD8、C12等共同组成220V/50kHz高频交流电变换为220V/50Hz工频交流电的转换电路，最后通过XAC插座输出220V/50Hz交流电供各种便携式电器使用。图1中IC1、IC2采用了TL494CN(或KA7500C)芯片，构成车载逆变器的核心控制电路。TL494CN是专用的双端式开关电源控制芯片，其尾缀字母CN表示芯片的封装外形为双列直插式塑封结构，工作温度范围为0℃-70℃，极限工作电源电压为7V～40V，最高工作频率为300kHz。TL494芯片内置有5V基准源，稳压精度为5V±5％，负载能力为10mA，并通过其14脚进行输出供外部电路使用。TL494芯片还内置2只NPN图二本逆变器输入端为汽车蓄电池(+12V，4.5Ah)，输出端为工频方波电压(50Hz，220V)。其系统主电路和控制电路框图如图1所示，采用了典型的二级变换，即DC/DC变换和DC/AC逆变。12V直流电压通过推挽式变换逆变为高频方波，经高频升压变压器升压，再整流滤波得到一个稳定的约320V直流电压；然后再由桥式变换以方波逆变的方式，将稳定的直流电压逆变成有效值稍大于220V的方波电压，以驱动负载。为保证系统的可靠运行，分别采集了DC高压侧电压信号、电流信号及蓄电池电压信号，送入SG3525A，通过调整驱动脉冲的占空比或关断脉冲来实现电压调节、过流保护及欠压保护等功能。图1系统主电路和控制电路框图主要技术参数输入电压:DC12V；输出电压:AC220V±5%，50Hz±2%；额定功率:100W；保护功能:输入直流极性接反保护，输入欠压保护，输出过流保护。电路设计你1主控芯片SG3525ASG3525A是ST公司生产的脉冲宽度调制器控制集成电路,具有集成基准电压，振荡器同步，软启动时间控制，输入欠电压锁定等功能。SG3525A的引脚如图2所示。图2SG3525A引脚分布振荡频率的确定：振荡频率由三个外部元件RT、CT和RD设置，分别接在6、5、7引脚上。振荡频率为fOSC=1/CT(0.7RT+3RD)，其中，0.7RTCT为定时电容充电时间，3RDCT为定时电容放电时间。为了使分频分相电路取得50Hz振荡频率，本设计设定振荡频率为51.2kHz，取CT＝2000pF,RT=10kΩ，RD=922Ω。输出脉宽的调整：PWM脉冲宽度由引脚9和引脚8中电平较低的一端控制。芯片内部的误差放大器U1将电压反馈信号与基准电压信号偏差放大后送入比较器U2的反向输入端，比较器正向输入端的输入则来自电容器CT上的锯齿波，两者做比较后输出方波脉冲来控制SG3525A内部输出功放管的占空比（见图3）。本设计中将8引脚经电容接地，9引脚接DC/DC高压直流电压的反馈电压，由此调整输出直流电压的稳定。图3中，U1为SG3525A中的误差放大器，1、2、9分别为芯片管脚，R1～R7、C1、C2均为外接电阻电容。SG3525A的16引脚输出5V参考电压。电阻R3、R4及U1构成反比例运算器，R4/R3为其静态放大倍数，其值越大控制精度越高。但放大倍数太大将引起振荡，因此引入C1和R5使误差放大器成为不完全比例积分控制器，此时静态误差放大倍数不变，动态误差放大倍数减小，既不影响控制精度，又避免过冲引起振荡。图3输出直流高压调节原理图脉冲的关断：当10引脚加上高电平时，实现对输出脉冲的封锁。本设计使用该项功能实现输出过流过压、输入欠压的保护。2分频分相电路由14级串行二进制计数/分配器CD4020B构成分频电路，分频信号来自SG3525A的振荡器输出端引脚4。图4中的A、B、C分别代表振荡器脉冲经8、9、10级分频后的波形，其频率分别为fA=fOSC/28,fB=fOSC/29,fC=fOSC/210。分相电路由单片两输入端四与非门CD4011BC及外围器件组成，将信号ABC逻辑组合成逆变桥所需要的驱动脉冲(A+B)C与(A+B)C信号。该驱动信号具有共同死区，信号频率约为50Hz。图4分频分相波形图3保护电路①输入欠压保护如图5所示，D1为蓄电池极性反接保护。SG3525A的引脚16输出参考电压5V,取R3＝R4=10kΩ。在正常情况下，U1的反相输入端电压大于正向输入端电压，U1输出低电平，二极管D1、D2截止。当蓄电池电压低于10V时，比较器U1开始工作，输出由低电平变为高电平，D2、D3导通，并把同相输入端电位提升为高电平，使得U1一直稳定输出高电平，向SG3525A的引脚10输出关断信号。图5输入欠压保护电路②输出电流过载保护如图6所示，运放U2及外围电阻构成反比例放大器，运放U3及外围电路构成比较器。图1中的R3为取样电阻，取2.2Ω，2W。当负载电流增大时，该电阻的压降△U增大。图6输出电流过载保护电路运放U3正向输入端输入电压为：U＋=(1+R2/R1)×(R3/R4)×△U合理的调整R1、R2、R3、R4的取值，使得当负载电流超过1.5A后，U3的正向输入端电位高于反向输入端，输出高电位，二极管D2、D3导通，并把同相输入端电位提升为高电平，使得U1一直稳定输出高电平，向SG3525A的10引脚输出关断信号