便攜式車(chē)載逆變器的設計

隨著(zhù)經(jīng)濟水平的提高，汽車(chē)正逐漸成為人們的日常交通工具。然而，人們隨身攜帶的電子產(chǎn)品，比如手機，卻不能使用汽車(chē)上的電源。因此，開(kāi)發(fā)一款經(jīng)濟實(shí)用的車(chē)載逆變器就成為一種需求。我們采用集成脈寬調制芯片SG3525A為主控芯片，以CD4020B計數器及與非門(mén)電路構成分頻分相電路并配以保護電路，實(shí)現了逆變器的脈寬調制。其在逆變電源工作時(shí)的持續輸出功率為100W，并具有輸出過(guò)流保護及輸入欠壓保護等功能，可實(shí)現電源逆變、電壓穩定、欠壓保護及過(guò)流保護等功能。

　　系統基本原理

　　本逆變器輸入端為汽車(chē)蓄電池(+12V，4.5Ah)，輸出端為工頻方波電壓(50Hz，220V)。其系統主電路和控制電路框圖如圖1所示，采用了典型的二級變換，即DC/DC變換和DC/AC逆變。12V直流電壓通過(guò)推挽式變換逆變?yōu)楦哳l方波，經(jīng)高頻升壓變壓器升壓，再整流濾波得到一個(gè)穩定的約320V直流電壓；然后再由橋式變換以方波逆變的方式，將穩定的直流電壓逆變成有效值稍大于220V的方波電壓，以驅動(dòng)負載。為保證系統的可靠運行，分別采集了DC高壓側電壓信號、電流信號及蓄電池電壓信號，送入SG3525A，通過(guò)調整驅動(dòng)脈沖的占空比或關(guān)斷脈沖來(lái)實(shí)現電壓調節、過(guò)流保護及欠壓保護等功能。

圖1系統主電路和控制電路框圖

　　主要技術(shù)參數

　　輸入電壓:DC12V；

　　輸出電壓:AC220V±5%，50Hz±2%；

　　額定功率:100W；

　　保護功能:輸入直流極性接反保護，輸入欠壓保護，輸出過(guò)流保護。

　　電路設計

　　1主控芯片SG3525A

　　SG3525A是ST公司生產(chǎn)的脈沖寬度調制器控制集成電路,具有集成基準電壓，振蕩器同步，軟啟動(dòng)時(shí)間控制，輸入欠電壓鎖定等功能。SG3525A的引腳如圖2所示。

圖2SG3525A引腳分布

　　振蕩頻率的確定：振蕩頻率由三個(gè)外部元件RT、CT和RD設置，分別接在6、5、7引腳上。振蕩頻率為fOSC=1/CT(0.7RT+3RD)，其中，0.7RTCT為定時(shí)電容充電時(shí)間，3RDCT為定時(shí)電容放電時(shí)間。為了使分頻分相電路取得50Hz振蕩頻率，本設計設定振蕩頻率為51.2kHz，取CT＝2000pF,RT=10kΩ，RD=922Ω。

　　輸出脈寬的調整：PWM脈沖寬度由引腳9和引腳8中電平較低的一端控制。芯片內部的誤差放大器U1將電壓反饋信號與基準電壓信號偏差放大后送入比較器U2的反向輸入端，比較器正向輸入端的輸入則來(lái)自電容器CT上的鋸齒波，兩者做比較后輸出方波脈沖來(lái)控制SG3525A內部輸出功放管的占空比（見(jiàn)圖3）。本設計中將8引腳經(jīng)電容接地，9引腳接DC/DC高壓直流電壓的反饋電壓，由此調整輸出直流電壓的穩定。圖3中，U1為SG3525A中的誤差放大器，1、2、9分別為芯片管腳，R1～R7、C1、C2均為外接電阻電容。SG3525A的16引腳輸出5V參考電壓。電阻R3、R4及U1構成反比例運算器，R4/R3為其靜態(tài)放大倍數，其值越大控制精度越高。但放大倍數太大將引起振蕩，因此引入C1和R5使誤差放大器成為不完全比例積分控制器，此時(shí)靜態(tài)誤差放大倍數不變，動(dòng)態(tài)誤差放大倍數減小，既不影響控制精度，又避免過(guò)沖引起振蕩。

圖3輸出直流高壓調節原理圖

　　脈沖的關(guān)斷：當10引腳加上高電平時(shí)，實(shí)現對輸出脈沖的封鎖。本設計使用該項功能實(shí)現輸出過(guò)流過(guò)壓、輸入欠壓的保護。