1.车载逆变电源设计实例

一、 设计的基本要求

　　针对某种移动设 备的特定要求，研制了一种简单实用的车载正弦 波逆变电源，采用 SPWM工作模式，以最简单的硬 件配置和最通用的器件构成整个电路。设计汽车逆变电源，提出了一种低成本的方波逆变电源的基本原理及制作方法;介绍了驱动电路芯片 SG3524 和 IR2110的使 用;设计驱动和保护电路;给出输出电压波形的实验结果

　　本文阐述了要求非常高的车载电源的设计及实验过程中的一些特殊问题的解决措施，提出了一些新颖的观点 。这些观点对以后的电源设计有一定的借鉴作用 。

　　二、 总体方案的确定

　　1、总体介绍：

　　电源是电子设备的动力部分,是一种通用性很强的电子产品。它在各个行业及日常生活中得到了广泛的应用，其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。方波逆变是一种低成本，极为简单的变换方式，它适用于各种整流负载，但是对于变压器的负载的适应不是很好，有较大的噪声。在逆变电源的发展方向上，轻量、小型、高效是其所追求的目标。本文所介绍的逆变电源电路主要采用集成化芯片,使得电路结构简单、性能稳定、成本较低。因此,这种电路是一种控制简单、可靠性较高、性能较好的电路。整个逆变电源也因此具有较高的性价比和市场竞争力。要选择专业的正规的工厂生产或经销代理的车载逆变器产品。在国内有些用户为图方便将一些 DC 直流电器如：手机充电器、笔记本电脑等在车上不使用自身配的 220V 电源而配上简易转接器直接插到点烟器上，这样是不对的，汽车的电瓶电压不稳，直接取电可能会烧毁电器很不安全而且会大大影响电器使用寿命，因为原厂家供应的 220V 电源是厂家专为其电器设计的，有极好的稳定性。 另外，在购买时要查看车载逆变器是否有各种保护功能，这样才能保证电瓶和外接电器的安全。还要注意车用逆变器的波形，方波的转换器会造成供电不稳定，可能损伤所使用的电器，所以最好选正弦波或修正正弦波形的最新型的车载逆变器。达到性能要求：

　　2、经济性好：

　　通过把12V的蓄电池电源转换为工频使用电源，用于车载内部的电器，是一种简单，廉价的方式。主电路设计中采用了简单的全桥逆变电路，过压过流保护电路，以及几款简单的芯片。经济性能良好，使用方便。就本系统的性能稳定性而言，由于未设计复杂的电路进行干扰的情况。并且输出稳定，价格优良，是一款性价比很高的系统。

　　三、 具体电路设计

　　本文依据逆变电源的基本原理，利用对现有资料的分析推导,提出了一种方波逆变器的制作方法并加以调试。

　　1 、系统基本原理

　　本逆变电源输入端为蓄电池(+12V，容量90A·h)，输出端为工频方波电压(50Hz，220V)。其结构框图如图1所示。

　　如上面的结框图图1所示：主要包括了DC-AC高频升压逆变转换模块、AC-DC整流模块、逆变桥逆变、欠压保护、过流保护等部分组成，功能完整，结构紧凑。

　　目前，构成DC/AC逆变的新技术很多，但是考虑到具体的使用条件和成本以及可靠性，本电源仍然采用典型的二级变换，即DC/DC变换和DC/AC逆变。首先由DC/DC变换将DC12V电压逆变为高频方波，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DC/AC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;再经LC工频滤波得到有效值为220V的50Hz交流电压，以驱动负载。

　　2、 DC/DC变换

　　由于变压器原边电压比较低,为了提高变压器的利用率,降低成本,DC/DC变换如图2所示，采用推挽式电路，原边中心抽头接蓄电池，两端用开关管控制，交替工作，可以提高转换效率。而推挽式电路用的开关器件少,双端工作的变压器的体积比较小,可提高占空比,增大输出功率。

　　双端工作的方波逆变变压器的铁心面积乘积公式

　　AeAc=Po(1+η)/(ηDKjfKeKcBm) (1)

　　式中

　　Ae(m2)为铁心横截面积;

　　Ac(m2)为铁心的窗口面积;

　　Po为变压器的输出功率;

　　η为转换效率;

　　δ为占空比;

　　K是波形系数;

　　j(A/m2)为导线的平均电流密度;

　　f为逆变频率;

　　Ke为铁心截面的有效系数;

　　Kc为铁心的窗口利用系数;

　　Bm为最大磁通量。

变压器原边的开关管S1和S2各采用IRF32055只并联，之所以并联，主要是因为在逆变电源接入负载时，变压器原边的电流相对较大，并联可以分流，可有效地减少开关管的功耗，不至于造成损坏PWM控制电路芯片SG3524，是一种电压型开关电源集成控制器,具有输出限流,开关频率可调,误差放大,脉宽调制比较器和关断电路,其产生PWM方波所需的外围线路很简单。当脚11与脚14并联使用时,输出脉冲的占空比为0～95%,脉冲频率等于振荡器频率的1/2。当