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新式单相正弦车载电源规划

本文介绍了一种新型的单相正弦车载电源,该电源由单芯片产生正弦脉宽调制信号,以实现由直流12V到交流220V/50Hz的转换。给出了电源的系统结构图,详细分析了其主要部分的功能,并给出了实验结果。

0 导言

  跟着社会的开展,轿车越来越与人们的日子休戚相关,而轿车用的直流电压一般为12V,不能为便携式电子设备直接运用。为此,车载电源(便是把直流12 V电压转换成沟通220 V/50 Hz电源)的研发日益引起人们的注重。

  传统车载电源一般选用逆变器加工频变压器的计划,它存在体积大、功率低一级缺点。跟着新式电力电子器件和电力电子技术的开展,选用高频链的计划来完成无工频变压器的逆变电路,可以很好地处理传统车载电源存在的问题,一起能确保车载电源的输出电压更安稳、更滑润。

  1 车载电源电路结构与功用剖析

  车载电源体系如图l所示。12V直流电压经过高频逆变和高频整流,得到一个符合要求的:350V直流电压,该部分的操控信号由TL494芯片产生。再经过全桥DC/AC逆变电路,得到220V/50Hz沟通电压输出。为确保体系牢靠运转,防止主电路对操控电路的搅扰,选用主、控电路彻底阻隔的办法,即驱动信号用光耦阻隔,反应信号用变压器阻隔,辅佐电源用变压器阻隔等。

关于整个体系而言,逆变电路能否正常作业决议了整个体系能否正常运转。所以,设汁的重点在逆变器的操控和检测上。  

  1.1 SG3525结构框图和引脚功用

  体系选用SG3525来完成SPWM操控信号的输出,该芯片其引脚及内部框图如网2所示。

直流电源Vs从脚15接入后分两路,一路加到或非门;另一路送到基准电压稳压器的输入端,产生安稳的+5 V基准电压。+5 V再送到内部(或外部)电路的其它%&&&&&%作为电源。

  振荡器脚5须外接电容GT脚6须外接电阻RTo振荡器频率f由外接电阻RT和电容CT决议,f=1.1 8/RCTo逆变桥开关频率定为lOkHz,取GT=O.22μF,RT=5 kΩ。振荡器的输出分为两路,一路以时钟脉冲方法送至双稳态触发器及两个或非门;另一路以锯齿波方法送至比较器的同相输入端,比较器的反向输入端接差错放大器的输出。差错放大器的输出与锯齿波电压在比较器中进行比较,输出一个随差错放大器输出电压凹凸而改动宽度的方波脉冲,再将此方波脉冲送到或非门的一个输入端。或非门的另两个输入端别离为双稳态触发器和振荡器锯齿波。双稳态触发器的两个输出互补,替换输出凹凸电平,将PWM脉冲送至三极管V1及V2的基极,锯齿波的作用是参加死区时刻,确保V1及V2不一起导通。最终,V1及V2别离输出相位相差180°的PWM波。

  1.2 SPWM调制信号的产生

  要得到正弦电压的输出,就要使逆变电路的操控信号以SPWM方法操控功率管的开关,所得到的脉冲方波输出再经过滤波就可以得到正弦输出电压。经过SG3525来完成输出正弦电压,首先要得到SPWM的调制信号,而要得到SPWM调制信号,有必要得有一个幅值在l~3 5V,按正弦规则改动的馒头波,将它加到SG3525脚2,并与锯齿波比较,就可得到正弦脉宽调制波完成SPWM的操控电路框图如图3(a)所示,实践电路各点的波形如图3(b)所示。

由图3可知,基准50Hz的方波是由555芯片生成的,用来操控输出电压有用值和基准值比较产生的差错信号,使其转换成50Hz的方波,经过低频滤波,得到正弦的操控信号。当电源输出电压产生改动时,会改动正弦信号的幅值,使SG3525输出脉宽也产生相应的改动,这就构成了一个闭合的反应回路,能有用安稳输出的波形。

  1.3 过电流维护

  过电流维护选用电流互感器作为电流检测元件,其具有足够快的响应速度,可以在IGBT答应的过流时刻内将其关断,起到维护作用。

如图1所示,过流维护信号取自CT2,经分压、滤波后加至电压比较器的同相输入端,如图4所示。当同相输入端过电流检测信号比反相输入端参阅电平高时,比较器输出高电平,使D2从本来的反向偏置状况转变为正导游通,并把同相端电位提升为高电平,使电压比较器一向安稳输出高电平。一起,该过电流信号还送到SG3525的脚10。当SG3525的脚10为高电平时,其脚11及脚14上输出的脉宽调制脉冲就会当即消失而成为零。  

  l.4 驱动电路的规划

  驱动电路的规划既要考虑在功率管需求导通时,能敏捷地建立起驱动电压,又要考虑在需求关断时,能敏捷地泄放功率管栅极%&&&&&%上的电荷,拉低驱动电压。详细驱动电路如图5所示。

其作业原理是:

  1)当光耦原边有操控电路的驱动脉冲电流流过期,光耦导通,使Q1的基极电位敏捷上升,导致D2导通,功率管的栅极电压上升,使功率管导通;

  2)当光耦原边无操控电路的驱动脉冲电流流过期,光耦不导通,使Q1的基极电位拉低,而功率管栅极上的电压还为高,所以导致Q1导通,功率管的栅极电荷经过Q1及电阻R3速泄放,使功率管敏捷牢靠地关断。

  当然,关于功率管的维护相同重要,所以在功率管源极和漏极之间要加一个缓冲电路防止功率管被过高的正、反向电压所损坏。

  2 试验成果

  依据以上剖析,对试验样机进行了试验,其额外输出功率为500 W,滤波器参数取L=3 mH,C=2.2μF,样机带负载运转时,测得其输出电压波形如图6所示。

  3 结语

  样机输出电压波形质量杰出,输出电压安稳性强,幅值根本不受负载改动影响,作用较好。试验标明,本文提出的体系计划是切实可行的。

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