车载逆变器设计毕业设计

1、车载逆变器摘要车载逆变器就是一种能把汽车上12V直流电转化为220V/50Hz交流电的电子装置,是常用的车用电子用品。在日常生活中逆变器的应用也很广泛,比如笔记本电脑、录像机和一些电动工具等。本文重点对车载逆变器进行研究。将逆变器分为逆变电路，控制系统和滤波电路三个主要部分。逆变桥采用三相全桥逆变电路，为了简化整个逆变主电路的设计，逆变电路采用了将IGBT单元；驱动电路；保护电路等结合在一起的IPM。控制系统由控制调节器，矫正环节和时间比例控制及脉冲形成环节构成。本设计具有灵活方便、适用范围广的特点，基本能够满足实践需求。而且本设计采用高频逆变方式，具有噪声降低、反应速度提高以及电路调整灵活的

2、优点。设计符合逆变电源小型化、轻量化、高频化以及高可靠性、低噪声的发展趋势。关键词：车载逆变器 脉冲调宽 保护电路 正弦波 SG3525AAbstract12V DC car inverter can the car into 220V/50Hz AC electronic devices, commonly used in car electronic equipment. Inverter application in daily life is very broad, such as laptop computers, video recorders, and some electric

3、 tools.The design of the inverter can be divided into three main parts: the power stage circuit,control system and filtering circuit.Control system consists of PWM generating circuit,compensative circuit,and control regulator.This design has a flexible, applicable to a wide range of features, and ca

4、n basically meet the practice needs. And the design of high frequency inverter with noise reduction, response speed and the circuit to adjust the flexible advantages. Designed to meet the development trend of miniaturization of the power inverter, lightweight, high-frequency and high reliability, lo

5、w noise.Keywords: car inverter pulse, width modulated, protection, circuit sine wave, SG3525A目录摘要IAbstractII目录III前言51 现代逆变技术的概念61.1 现代逆变技术的概念61.2 现代逆变技术的分类61.3. 现代逆变系统基本结构71.3.1 输入电路71.3.2 输出电路71.3.3 控制电路71.3.4 辅助电路和保护电路81.3.5 逆变主电路81.4 逆变电路的优势82 设计总体目标92.1 设计要求及系统指标92.2 总体方案的选取93 整体电路设计113.1 逆变电源整体

6、框图113.1.1总电路图113.2 脉宽调制技术及其原理123.2.1 PWM控制的基本原理123.2.2 PWM逆变电路133.3 正弦波脉宽调制技术的实现方法143.3.1 技术原理143.3.2 自然采样法164 逆变电源元器件特性及各部分电路设计194.1 正弦波脉宽调制技术的实现方法194.1.1 场效应管194.1.2 稳压管194.1.3 与门204.1.4 变压器214.1.5 电流互感器214.2 单相半桥电压型逆变电路原理及其工作波形224.3 各变换电路设计224.3.1 DC/DC变换电路224.3.2 DC/AC变换电路244.4 保护电路264.4.1 电源输入过

7、压保护电路264.4.2 输入欠压保护电路264.4.3 过热保护电路274.4.4 输出过压保护电路284.4.5 输出过流保护电路295单元电路测试分析及结果315.1电路测试315.1.1 555多谐振荡器测试315.1.2D触发器测试315.1.3 示波器的测试325.2 测量结果335.2.1 输出电压测量结果335.2.2 输出电流测量结果345.2.3 输出频率测量结果34总结36致谢37参考文献38前言逆变电路较为常用的是SPWM控制方式。这种方式较容易用模拟电路实现，但脉冲稳定性和抗干扰能力差。市售的用于三相逆变电源的数字控制集成芯片，如HEF4752等，又存在运算速度受处理

8、器的字长因素影响、价格昂贵等问题。本文介绍了一种用高频开关电源代替变压器升压和隔离的三相逆变电源系统，提出了一种新型实用的预置相位PWM数字控制方案，其基本思想是将SPWM对应于开关管的脉宽通过仿真预先计算出来，转换为十六进制数后存储于EPROM内。经地址扫描、锁存后，将预置于EPROM内的数值转换成对应的触发脉冲，以驱动逆变器主电路开关管。逆变控制电路仅采用一片EPROM及几片集成芯片构成，整个控制器硬件结构简单，降低了成本。1 现代逆变技术的概念1.1 现代逆变技术的概念随着各行各业对控制技术的发展和对操作性能要求的提高，许多行业的用电设备都不是直接使用通用的交流电网提供的交流电作为电能源

9、，而是通过各种形式对其进行变换，从而得到各自所需的电能形式，逆变电路是其中的主要组成部分。现代逆变技术是建立在工业电子技术、半导体器件技术、现代控制技术、现代电力电子技术、半导体交流技术、脉宽调制技术（PWM）、磁性材料等学科的基础上的一门实用技术。现代你变技术主要包括三部分内容：半导体功率集成器件机器应用、功率变换电路和逆变控制技术。1.2 现代逆变技术的分类现代逆变技术的种类很多，可以按照不同形式进行分类。其主要分类如下：(1)按逆变器输出交流的频率: 可以分为工频逆变、中频逆变和高频逆变。工频逆变一般指5060Hz的逆变器；中频逆变的频率一般为400H到十几kKz；高频逆变的频率则一般为

10、十几kHz到MHz。(2)按输出相数可分为：单相电路和三相电路。(3)当逆变器电路输出的交流电能直接作用于负载时，称为无源逆变；凡输出电能馈向公共交流电网时，则称有源逆变。(4)按逆变主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。(5)按功率器件可分为：半控型器件组成的电路和全控型器件组成的电路。(6)按输出稳定的参量：可分为电压源和电流源两类。(7)按输出电压或电流的波形：可分为正弦输出逆变和非正弦输出逆变。(8)按控制方式，可分为调频式（PFM）逆变和调脉宽式（PWM）逆变。(9)按开关电路的工作方式，可分为谐振式逆变、定频硬开关式逆变和定频软开关式逆变。1.3. 现代逆变系统基

11、本结构图1.1 现代逆变系统基本结构1.3.1 输入电路逆变主电路输入为直流电，可以是直流电网、蓄电池储存的直流电，或者是直流发电机发出的直流电，此时输入电路包括滤波电路和EMI电路；如果是交流电网整流后获得的直流电，则除了滤波和EMI电路外，首先还要有整流电路1.3.2 输出电路输出电路一般都包括输出滤波电路和EMI电路，对直流负载的逆变系统包括输出整流电路。对于开环的逆变系统，输出量不用反馈到控制电路，而对于闭环控制系统，输出量还要反馈到控制电路。1.3.3 控制电路控制电路的功能是按要求产生和调节一系列的控制脉冲来控制逆变器开关的导通和关断，从而配合逆变主电路完成逆变功能。在逆变系统中，

12、控制电路和逆变主电路同样重要。1.3.4 辅助电路和保护电路辅助电路的功能是将逆变的输入电压变换成合适控制电路工作的直流电压。可以采用工频降压、整流、线性稳压的方式，或DC/DC变换器。保护电路主要包括:输入过压、欠压保护；输出过压、欠压保护；过载保护；过流和短路保护；过热保护。1.3.5 逆变主电路逆变主电路是有开关器件等组成的变换电路，分为非隔离式和隔离式两类。1.4 逆变电路的优势高频化、高性能化、并联及模块化、小型化、高输入功率因数化、数字化和智能化等。2 设计总体目标2.1 设计要求及系统指标车载逆变器是一种能够将 DC/12V 直流电转换为和市电相同的 AC/220V 交流电，供一

13、般电器使用，是一种方便的车用电源转换器。通常设备工作空间狭小，环境恶劣，干扰大。因此对电源的设计要求也很高，除了具有良好的电气性能外，还必须具备体积小，重量轻，成本低，可靠性高，抗干扰强等特点。逆变电源质量的好坏极大地影响着电子设备的可靠性，其转换效率的高低和带负载能力的强弱直接关系着它的应用范围，因而本设计要求输出电压波形为准正弦波，以克服方波逆变器不能带感性负载的特点。本设计对逆变电源的要求有：（1）环境温度：-25- +40（2）海拔高度：3000m（3）输入 12VDC（4）额定输出电压：Vo=220VAC（5）输出有过压保护（6）额定输出功率：200W（7）输入有过压保护和过热保护2

14、.2 总体方案的选取根据电路输入电压低，电流大的实际特点，对比了目前常用的推挽式、半桥式、全桥式的优缺点后，升压电路采用了推挽变换电路，其电路结构如图2所示。它具有使用功率开关器件数量少、驱动电路简单等优点。控制集成芯片采用TL494，芯片提供了一个内部基准电压(5V1),其内部误差放大器有一个共模电压范围，工作电压范围宽(840V),最高工作频率可达300kHz，在CT脚和放电脚之间用单个电阻连接可对死区时间进行调整。图2.1 推挽升压电路下面是一款较为容易制作的逆变器电路图，可以将12V直流电源电压逆变为220V市电电压，电路由BG2和BG3组成的多谐振荡器推动，再通过BG1和BG2驱动，

15、来控制BG6和BG7工作。其中振荡电路由BG5与DW组的稳压电源供电，这样可以使输出频率比较稳定。在制作时，变压器可选有常用双12V输出的市电变压器。可根据需要，选择适当的12V蓄电池容量。如图2.2所示。图2.2逆变电路方案电路图3 整体电路设计3.1 逆变电源整体框图图3.1 逆变电源整体框图图3.1给出了本文所提出的三相中频逆变电源的系统原理框图。该系统由推挽式开关电源与三相逆变电源有机地结合起来，是通过直流交流直流交流的变流方式完成的，逆变电路部分调制比不变，通过调节推挽电路的占空比达到稳定交流输出电压的目的。其主要组成部分有主电路、检测保护电路和控制电路3.1.1总电路图通过对每一部

16、分电路图的整合，构成整体电图。如图3.1.1所示。图3.1.1 总电路图3.2 脉宽调制技术及其原理3.2.1 PWM控制的基本原理PWM控制的基本原理采用了一种新型的预置相位PWM波的数字控制方案，逆变器六个开关管的开关状态同某一调制比的SPWM脉冲相对应（本实验电路中调制比为0.98），其出发点是由一片EPROM来存储这六个开关管的开关状态，同一桥端开关管之间相位互差120,同桥臂上下开关管互补导通且有死区。其逆变驱动电路如图3.2所示图3.2 三相逆变驱动电路3.2.2 PWM逆变电路PWM变频电路具有以下特点：(1)可以得到相当接近正弦波的输出电压；(2)整流电路采用二极管，可获得接近

17、1的功率因数；(3)电路结构简单；(4)通过对输出脉冲宽度的控制可改变输出电压，加快了变频过程的动态响应现在通用变频器基本都再用PWM控制方式.。PWM逆变电路可以分成电压型和电流型两种，但目前的实际应用的PWM逆变电路几乎都是电压型电路。3.3 正弦波脉宽调制技术的实现方法正弦脉宽调制法（SPWM）：是将每一正弦周期内的多个脉冲作自然或规则的宽度调制，使其依次调制出相当于正弦函数值的相位角和面积等效于正弦波的脉冲序列，形成等幅不等宽的正弦化电流输出。其中每周基波（正弦调制波）与所含调制输出的脉冲总数之比即为载波比3.3.1 技术原理1、PWM技术原理由于全控型电力半导体器件的出现，不仅使得逆

18、变电路的结构大为简化，而且在控制策略上与晶闸管类的半控型器件相比，也有着根本的不同，由原来的相位控制技术改变为脉冲宽度控制技术，简称PwM技术。 PwM技术可以极其有效地进行谐波抑制，在频率、效率各方面有着明显的优点使逆变电路的技术性能与可靠性得到了明显的提高。采用PwM方式构成的逆变器，其输入为固定不变的直流电压，可以通过PwM技术在同一逆变器中既实现调压又实现调频。由于这种逆变器只有一个可控的功率级，简化了主回路和控制回路的结构，因而体积小、质量轻、可靠性高。又因为集凋压、调频于一身，所以调节速度快、系统的动态响应好。此外，采用PwM技术不仅能提供较好的逆变器输出电压和电流波形，而且提高了

19、逆变器对交流电网的功率因数。 把每半个周期内，输出电压的波形分割成若干个脉冲，每个脉冲的宽度为每两个脉冲间的间隔宽度为t2，则脉冲的占空比为此时，电压的平均值和占空比成正比，所以在调节频率时，不改变直流电压的幅值，而是改变输出电压脉冲的占空比，也同样可以实现变频也变压的效果。2、正弦波脉宽调制(sPwM）(1)sPwM的概念工程实际中应用最多的是正弦PwM法(简称sPwM)，它是在每半个周期内输出若干个宽窄不同的矩形脉冲波，每一矩形波的面积近似对应正弦波各相应每一等份的正弦波形下的面积可用一个与该面积相等的矩形来代替，于是正弦波形所包围的面积可用这N个等幅(Vd)不等宽的矩形脉冲面积之和来等效

20、。各矩形脉冲的宽度自可由理论计算得出，但在实际应用中常由正弦调制波和三角形载波相比较的方式来确定脉宽：因为等腰三角形波的宽度自上向下是线性变化的，所以当它与某一光滑曲线相交时，可得到一组幅值不变而宽度正比于该曲线函数值的矩形脉冲。若使脉冲宽度与正弦函数值成比例，则也可生成sPwM波形。在工程应用中感兴趣的是基波，假定矩形脉冲的幅值Vd恒定，半周期内的脉冲数N也不变，通过理论分析可知，其基波的幅值V1m脉宽i有线性关系在进行脉宽调制时，使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。当正弦值为最大值时，脉冲的宽度也最大，而脉冲间的间隔则最小。反之，当正弦值较小时，脉冲的宽度也小，而脉冲间的间隔则较大，如图所

21、示；这样的电压脉冲系列可以使负载电流中的高次谐波成分大为减小，称为正弦波脉宽调制。 sPwM方式的控制方法可分为多种。从实现的途径可分为硬件电路与软件编程两种类型；而从工作原理上则可按调制脉冲的极性关系和控制波与载波间的频率关系来分类。按调制脉冲极性关系可分为单极性sPwM和双极性sPwM两种。(2)双极性sPwM法双极性控制则是指在输出波形的半周期内，逆变器同一桥臂中的两只元件均处于开关状态，但它们之间的关系是互补的，即通断状态彼此是相反交替的。这样输出波形在任何半周期内都会出现正、负极性电压交替的情况，故称之为双极性控制。与单极性控制方式相比，载波和控制波都变成了有正、负半周的交流方式，其

22、输出矩形波也是任意半周中均出现正负交替的情况(3)sPwM生成方法正弦脉宽调制波(sPwM)的生成方法可分为硬件电路与软件编程两种方式。按照前面讲述的PWM逆变电路的基本原理和控制方法，可以用模拟电路构成三角波载波和正弦调制波发生电路，用比较器来确定它们的交点，在交点时刻对功率开关器件的通断进行控制，就可以生成SPWM波形。但这种模拟电路结构复杂，难以实现精确的控制。微机控制技术的发展使得用软件生成的SPWM波形变得比较容易，因此，目前SPWM波形的生成和控制多用微机来实现。本节主要介绍用软件生成SPWM波形的几种基本算法。3.3.2 自然采样法按照SPWM控制的基本原理，在正弦波和三角波的自

23、然交点时刻控制功率开关器件的通断，这种生成SPWM波形的方法称为自然采样法。正弦波在不同相位角时其值不同，因而与三角波相交所得到的脉冲宽度也不同。另外，当正弦波频率变化或幅值变化时，各脉冲的宽度也相应变化。要准确生成SPWM波形，就应准确地算出正弦波和三角波的交点，如图3.3。图3.3 规则采样法（1）图3.3给出了用自然采样法生成SPWM波形的方法。交点A是发出脉冲的时刻tA，交点B是结束脉冲的时刻tB，t2为脉宽，t1+t3为脉宽间歇时间，Tc=t1+t2+t3。为载波周期，M=Urm/Utm为调制度，Urm为调制波幅值，Utm为载波幅值.。设Utm=1，则Urm=M，正弦调制波为ur=M

24、sin1t，1为调制频率，也是逆变器输出频率。由几何相似三角形关系可得脉宽计算式t2=Tc/21+M/2(sin1tA+sin1tB)这是一个超越方程，tA、tB与载波比N和调制度M都有关系，求解困难，并且tlt3，计算更增加困难，这种采样法不适宜微机实时控制。自然采样法的主要问题是SPWM波形每个脉冲的起始和终了时刻tA和tB对三角波的中心线不对称，使求解困难。如果设法使SPWM波形的每一个脉冲都与三角载波的中心线对称，于是式(6.1)就可以简化，而且两侧的间隙时间相等，即t1=t3，从而使计算工作量大为减轻。规则采样法有两种，图3.3为规则采样法（1）。其特点是：它固定在三角载波每一周期的

25、正峰值时找到正弦调制波上的对应点，即图中E点，求得电压值Urd。用此电压值对三角波进行采样，得A、B两点，就认为它们是SPWM波形中脉冲的生成时刻，A、B之间就是脉宽时间t2。规则采样法（1）的计算显然比自然采样法简单，但从图中可以看出，所得的脉冲宽度将明显地偏小，从而造成不小的控制误差。这是由于采样电压水平线与三角载波的交点都处于正弦调制波的同一侧造成的。图3.4 规则采样法（2）图3.4为规则采样法（2）。图中仍在三角载波的固定时刻找到正弦调制波上的采样电压值，但所取的不是三角载波的正峰值，而是其负峰值，得图中E点，采样电压为Ure。在三角载波上由Urt水平线截得A、B两点，从而确定了脉宽

26、时间t2。这时，由于A、B两点坐落在正弦调制波的两侧，因此减少了脉宽生成误差，所得的SPWM波形也就更准确了。规则采样法的实质是用阶梯波来代替正弦波，使算法简化。在规则法中，三角波每个周期的采样时刻都是确定的，不作图就可算出相应时刻的正弦波值。以规则采样法为例，采样时刻的正弦波值依次为Msin1te、Msin (1te+Tc)、Msin (1te+2Tc)，由几何相似三角形关系可得脉宽计算公式t2=Tc/2(1+Msin1te)间歇时间t1=t3=1/2(Tc-t2)实用的逆变器多是三相的，因此还应形成三相的SPWM波形。三相的SPWM波形。三相正弦调制波互差120，三角波是公用的。这时A相和

27、B相脉冲波形相同，每相的脉宽时间ta2、tb2、tc2均可用式(6.2)计算。三相脉宽时间总和为ta2 +tb2+tc2一(3/2)Tc三相间隙时间总和为3Tc-(3/2)Tc一(3/2)Tc脉冲两侧间隙时间相等，ta1+tb1+tc1=ta3+tb3+tc3一(3/4)Tc。4 逆变电源元器件特性及各部分电路设计4.1 正弦波脉宽调制技术的实现方法4.1.1 场效应管图4.1 MOSFET代表符号图场效应管是一种适应开关电源小型化、高效率化和高可靠性要求的理想器件，如图4.1所示。4.1.2 稳压管图4.2 稳压管代表符号稳压管又称齐纳二极管，是一种用特殊工艺制造的面结型硅半导体二极管，其代

28、表符号如图4.2所示。正向特性反向特性i/mAu/VIzUzUz图4.3 稳压管的V-I特性4.1.3 与门在逆变电源电路中采用的与门芯片型号为74LS08，其电源电压范围为4.5V至5.5V，典型值为5V。在本电路中，其电源可以由TL494芯片的基准电压输出端提供。其输出高电平最低为2V，其输出低电平最高为0.8V。图4.4 与门代表符号输入输出ABY=ABLLLLHLHLLHHH表4-1 74LS08功能表4.1.4 变压器图4.5 变压器代表符号开关电源变压器是加入了开关管的电源变压器，在电路中，除了普通变压器的电压变换功能，开关电源变压器还兼具绝缘隔离与功率传送功能。开关电源变压器一般

29、用在开关电源等涉及高频电路的场合。4.1.5 电流互感器图4.6 电流互感器原理图在供电用电的线路中电流电压大大小小相差悬殊从几安到几万安都有。为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流，另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到变流和电气隔离作用。微型电流互感器二次电流为毫安级，主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。微型电流互感器称之为“仪用电流互感器”。4.2 单相半桥电压型逆变电路原理及其工作波形图4.7 单相半桥电压型逆变电路原理及其工作波形工作原理：1. 直流电可以通过震荡电路变为交流电 2.得到的交流电再通过线圈升压（这时得到的是方形波的交流电） 3.对得到的交

30、流电进行整流得到正弦波 AC-DC就比较简单了 我们知道二极管有单向导电性 可以用二极管的这一特性连成一个电桥 让一端始终是流入的 另一端始终是流出的这就得到了电压正弦变化的直流电 如果需要平滑的直流电还需要进行整流 简单的方法就是连接一个电容。4.3 各变换电路设计4.3.1 DC/DC变换电路直流变换电路由DC/AC和整流滤波电路组成。电路结构如图4.8，Q1和Q2的基极分别接TL494的两个内置晶体管的发射极。中心器件变压器变压器T1，实现电压由12V脉冲电压转变为320V脉冲电压。此脉冲电压经过整流滤波电路变成320V高压直流电压。变压器T1的工作频率选为50KHz左右。电路正常时，

31、TL494的两个内置晶体管交替导通，导致图中晶体管Q1、Q2的基极也因此而交替导通，Q3和Q4 也交替导通，这样使变压器工作在推挽状态，Q3和Q4以频率为50KHz交替导通，使变压器的初级输入端有50KHz的交流电。当Q1导通时，场效应管Q3因为栅极无正偏压而截止，而此时Q2截止，导致场效应管Q4栅极有正偏压而导通。当Q1导通时，Q2截止，场效应管Q3因为栅极无正偏压而截止，而此时Q2截止，导致场效应管Q4栅极有正偏压而导通。且交替导通时其峰值电压为12V，即产生了12V/50KHz的交流电。极性电容C3滤去12V直流中的交流成分，降低输入干扰14。滤波电容C1可取为2200uF。整流滤波电路

32、由四只整流二极管和一个滤波电容组成。四只整流二极管D3D6接成电桥的形式，称单相桥式整流电路。在桥式整流电路中，电容C4滤去了电路中的交流成分，此处滤波取值为10uF。图中的推挽场效应管Q3，Q4在工作时会通过大电流，经过计算电流约为19A，故场效应管的型号选择IRF650A.其最大耐压值为200V，电流为32A，满足要求。图4.8 直流变换电路图4.3.2 DC/AC变换电路图4.9 DC/AC转换电路图DC/AC电路结构如图4.9所示，该变换电路为全桥桥式电路。电路中各输入输出波形如图4-18所示：由集成芯片ICL8038产生的50Hz正弦波一路输入SG3525A内部与锯齿波比较产生两路互

33、补的正弦波调宽脉冲分别由SG3525A的高输出端和低输出端输出。其高端和低端输出的两列波形图4-18（a）中的和。如果将此脉冲直接输入驱动芯片来驱动全桥电路，如在正弦波的前半个周期，驱动脉冲会使电路中的Q5和Q8两个场效应管在前半个周期内的绝大多数时间处于导通。经过滤波后输出为220V的工频正弦波的前半个周期15。但是在Q5和Q8关断的很短时间内，另一路会输入一系列时间极短的电平脉冲，这些脉冲会使Q6和Q7瞬间导通，这样可能会在输出端输出一列相位相反的尖峰脉冲，会影响输出的正弦波。因而在本次设计中，SG3525A输出的调宽脉冲并不直接用来驱动全桥电路。而是分别输入两个与门的一个输入端。由ICL

34、8038产生的正弦波经相应处理后转化为两列相位互补的50Hz方波，如图4-18（b）所示这两列方波信号分别输入两个与门电路的另一个输入端，经过相与后可以去掉SG3525A输出的调宽波的半个周期的瞬间方波脉冲，如图4-18（c）所示，这样可以使避免输出的正弦波形中的杂波干扰，使得输出波形更加完。同时这种方式可以减少开关管的损耗，增加开关管的可靠性，提高逆变电源的效率。在逆变电源中，场效应管应当能承受320V的直流高压电，考虑到电压波动以及一定的裕量，场效应管的电压参数应大于400V,参照场效应管的参数表，故选用型号为IRF820A的场效应管。其耐压值为500V,最大电流为2.5A。足以满足逆变电

35、源320V以及最大电流1A的要求。图4.10 正弦波脉冲调宽波形图(a)(b)(c)4.4 保护电路4.4.1 电源输入过压保护电路图4.11 输入过压保护电路电源输入过压保护电路如图4-19所示：VCC为电源电压，VCC通过R1和R2产生一个分压，该分压加到脉冲产生芯片TL494的引脚1，即误差放大器同向输入端，引脚2为反相输入端，电路正常情况下2脚电压应略高于1脚电压才能保证误差比较器I的输出为低电平，才能使芯片内两个三极管正常工作。由于引脚2与基准电压输出端14脚相连，则引脚2的电压为基准电压5V。但是当输入电压过高超过15V时，1脚处的电压则会高于5V，即高于2脚的电压，则误差放大器输

36、出高电平，则TL494停止工作，从而实现过压保护。4.4.2 输入欠压保护电路欠压保护电路如图4-20所示，它监测蓄电池的电压状况，如果蓄电池电压低于预设的10.8V，保护电路开始工作，使控制器SG3525A的脚10关断端输出高电平，停止驱动信号输出。图4.12中运算放大器的正向输入端的电压由R1和R3分压得到，而反向输入端的电压由稳压管箝位在9V，正常工作的时候，由三极管V导通，IR2110输出驱动信号，驱动晶闸管正常工作，实现逆变电源的设计16。当蓄电池的电压下降超过预定值后，运算放大器开始工作，输出跳转为负，同时三级管V截止，向SG3525A的SD端输出高电平，封锁IR2110的输出驱动

37、信号，此时没有逆变电压的输出。由于设置的稳压值为9V，对照常用稳压管的参数表，用于欠压保护的稳压管型号为1N5239A,其稳压值为9.1V，最大耗散功率0.5W,最大工作电流为50mA。图4.12 欠压保护电路图4.4.3 过热保护电路因为逆变电源频率很高，当接大功率负载时逆变器会发热，处于过热状态会影响一部分元器件的性能，会影响逆变器的使用寿命。因而在电路中加入过热保护电路，当温度高于某一个设定值时，逆变器立刻停止工作，使温度降低，从而实现对逆变器的过热保护。图4.13 过热保护电路电路结构如图4,13。15脚为芯片TL494的反相输入端，16为同相输入端，电路正常情况下15脚电压应略高于1

38、6脚电压才能保证误差比较器II的输出为低电平，才能使芯片内两个三极管正常工作。因为芯片内置5V基准电压源，负载能力为10mA。所以15脚电压应高于5V。15脚电压U计算式为：U=12R5(R3+R4+R5)这里R4为正温度系数热敏电阻，常温阻值可在150300范围内任选，适当选大写可提高过热保护电路启动的灵敏度17。这里取200。R3取36，R5取39，C1为滤波电容，取值为100pF.则15脚电压为6.22V，符合要求。4.4.4 输出过压保护电路输出过压保护电路结构如图4.14，电阻R41和R42对输出电压进行采样，当输出电压过高时将导致稳压管D15击穿，使SG3525A芯片的10脚对地的

39、电压升高，使芯片SG3525A停止输出驱动脉冲，切断输出18。设允许输出的最高电压为230v。稳压管的稳压值一般规定为输出电压的130%150%。后继电路为220V/50Hz输出，其中电阻R41为100，可取为4.7，根据电路分压知识，则R2上的电压为：2304.7104.7=10V故稳压管的稳压值为10V.电容C16为0.1uF,用来滤波。对照常用稳压管的参数表，用于输出过压保护的稳压管型号为1N5240A,其稳压值为10V,最大耗散功率为0.5W，最大工作电流为45mA，满足电路要求。图4.14 输出过压保护电路图4.4.5 输出过流保护电路输出电流保护电路如图4.15所示：电流采样由电流

40、互感器T2完成，电流互感器的原边直接串联在逆变电源的输出端，原边的工频电流会在副边感生出感应电流。该感生电流经过整流滤波之后通过分压电阻R20转化为电压信号，然后将该电压信号输入到电压比较器U2A的反向端，通过与正向端的基准电压比较来输出相应的电平信号，该电平信号输入驱动芯片IR2110的控制端SD实现对电路的保护功能19。此处设定输出最大电流为1.2A,电流互感器的原副边匝数比为1：120.则当输出电流达到1.2A时，在副边会感生出10mA的电流，经过整流桥和滤波电容的整流滤波之后转换为稳定的直流电流，经过可变电阻R20后在运放的反向端输入一个电压，取R20为1K,则反向端电压为5V。调整R19，使得正向端的电压也为5V,则当电流大于1.2A时，运放输出低电平，则Q10集电极向IR2110的SD脚输出高电平，逆变器停止工作，从而实现过流保护。图4.15 输出过流保护电路图5单元电路测试分析及结果5.1电路测试5.1.1 555多谐振荡器测试图5.1.1 555电路输出波形图5.1.2D触发器测试通过电路仿真，D触发器电路能够输出不失真方波，起到二分频的作用，改变555电路的输出频率，使之达到任务要求的50Hz。如图5.2所示。图5.1.2 D触发器电路输出波形图 5.1.3 示波器的测试通过电路仿真，该逆变器输出方波稳定，图中上方的波形为5