一種超低成本逆變電源分析與應(yīng)用

1、一種低成本逆變電源admin2010-04-1020:36來源：未知【免責(zé)聲明】本站部分文章來源于網(wǎng)絡(luò)，其版權(quán)歸原作者所有，本站搜集整理僅供網(wǎng)友學(xué)習(xí)參考之用。如侵犯到您的權(quán)益，請聯(lián)系我們。引言電源是電子設(shè)備的動力部分,是一種通用性很強的電子產(chǎn)品。它在各個行業(yè)及日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，其質(zhì)量的好壞極大地影響著電子設(shè)備的可靠性,其轉(zhuǎn)換效率的高低和帶負載能力的強弱直接關(guān)系著它的應(yīng)用范圍。方波逆變是一種低成本，極為簡單的變換方式，它適用于各種整流負載，但是對于變壓器的負載的適應(yīng)不是很好，有較大的噪聲。本文依據(jù)逆變電源的基本原理，利用對現(xiàn)有資料的分析推導(dǎo),提出了一種方波逆變器的制作方法并加以調(diào)試。1

2、系統(tǒng)基本原理本逆變電源輸入端為蓄電池（+12V,容量90Ah）,輸出端為工頻方波電壓（50Hz，310V）。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。目前，構(gòu)成DC/A加變的新技術(shù)很多，但是考慮到具體的使用條件和成本以及可靠性，本電源仍然采用典型的二級變換，即DC/D嚷?lián)Q和DC/AC逆變。首先由DC/D嚷?lián)Q將DC12Vfe壓逆變?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穩(wěn)定的約320V直流電壓；然后再由DC/AC變換以方波逆變的方式，將穩(wěn)定的直流電壓逆變成有效值稍大于220V的方波電壓；再經(jīng)LC工頻濾波得到有效值為220V的50Hz交流電壓，以驅(qū)動負載。2DC/D凌換由于變壓器原邊電壓比較低,為了提高變

3、壓器的利用率,降低成本,DC/DC變換如圖2所示，采用推挽式電路，原邊中心抽頭接蓄電池，兩端用開關(guān)管控制，交替工作，可以提高轉(zhuǎn)換效率。而推挽式電路用的開關(guān)器件少,雙端工作的變壓器的體積比較小,可提高占空比,增大輸出功率。雙端工作的方波逆變變壓器的鐵心面積乘積公式為AeAc=Po(1+y)/(yDKjfKeKcBm)(1)式中：Ae(m2)為鐵心橫截面積；Ac(m2)為鐵心的窗口面積；Po為變壓器的輸出功率；T為轉(zhuǎn)換效率；S為占空比；K是波形系數(shù)；j(A/m2)為導(dǎo)線的平均電流密度；f為逆變頻率；Ke為鐵心截面的有效系數(shù)；Kc為鐵心的窗口利用系數(shù)；Bm為最大磁通量。圖3變壓器原邊的開關(guān)管S1和S

4、2各采用IRF32055只并聯(lián)，之所以并聯(lián),主要是因為在逆變電源接入負載時，變壓器原邊的電流相對較大，并聯(lián)可以分流，可有效地減少開關(guān)管的功耗，不至于造成損壞。PW腑制電路芯片SG3524是一種電壓型開關(guān)電源集成控制器，具有輸出限流，開關(guān)頻率可調(diào)，誤差放大，脈寬調(diào)制比較器和關(guān)斷電路，具產(chǎn)生PW昉波所需的外圍線路很簡單。當(dāng)腳11與腳14并聯(lián)使用時，輸出脈沖的占空比為095,脈沖頻率等于振蕩器頻率的1/2。當(dāng)腳10（關(guān)斷端）加高電平時,可實現(xiàn)對輸出脈沖的封鎖,與外電路適當(dāng)連接,則可以實現(xiàn)欠壓、過流保護功能。利用SG3524g部自帶的運算放大器調(diào)節(jié)其輸出的驅(qū)動波形的占空比D,使D>5陰，然后經(jīng)過

5、CD401友向后，得到對管的驅(qū)動波形的D<50%,這樣可以保證兩組開關(guān)管驅(qū)動時，有共同的死區(qū)時間。3DC/AC變換如圖3所示，DC/AC變換采用單相輸出，全橋逆變形式，為減小逆變電源的體積，降低成本，輸出使用工頻LC濾波。由4個IRF740構(gòu)成橋式逆變電路，IRF740最高耐壓400V,電流10A,功耗125W利用半橋驅(qū)動器IR2110提供驅(qū)動信號，其輸入波形由SG3524g供，同理可調(diào)節(jié)該SG3524勺輸出驅(qū)動波形的D<5陰，保證逆變的驅(qū)動方波有共同的死區(qū)時間。圖4IR2110是IR公司生產(chǎn)的大功率MOSFETIGBT專用驅(qū)動集成電路，可以實現(xiàn)對MOSFETIGBT的最優(yōu)驅(qū)動，同

6、時還具有快速完整的保護功能，因而它可以提高控制系統(tǒng)的可靠性，減少電路的復(fù)雜程度。IR2110的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理框圖如圖4所示。圖中HIN和LIN為逆變橋中同一橋臂上下兩個功率MOS勺驅(qū)動脈沖信號輸入端。SD為保護信號輸入端,當(dāng)該腳接高電平時，IR2110的輸出信號全被封鎖，其對應(yīng)的輸出端恒為低電平；而當(dāng)該腳接低電平時，IR2110的輸出信號跟隨HIN和LIN而變化，在實際電路里，該端接用戶的保護電路的輸出。H5口LO是兩路驅(qū)動信號輸出端，驅(qū)動同一橋臂的MOSFETIR2110的自舉電容選擇不好，容易造成芯片損壞或不能正常工作。VB和VS之間的電容為自舉電容。自舉電容電壓達到以上，才能夠正常工

7、作，要么采用小容量電容，以提高充電電壓，要么直接在VB和VS之間提供1020V的隔離電源，本電路采用了1F的自舉電容。為了減少輸出諧波，逆變器DC/AC部分一般都采用雙極性調(diào)制，即逆變橋的對管是高頻互補通和關(guān)斷的。4保護電路設(shè)計及調(diào)試過程中的一些問題保護電路分為欠壓保護和過流保護。欠壓保護電路如圖5所示，它監(jiān)測蓄電池的電壓狀況，如果蓄電池電壓低于預(yù)設(shè)的，保護電路開始工作，使控制器SG3524勺腳10關(guān)斷端輸出高電平，停止驅(qū)動信號輸出。圖5中運算放大器的正向輸入端的電壓由R儕口R盼壓得到，而反向輸入端的電壓由穩(wěn)壓管箝位在，當(dāng)蓄電池的電壓下降超過預(yù)定值后，運算放大器開始工作，輸出跳轉(zhuǎn)為負，LEW亮，同日t三級管V截止，向SG3524勺SD端輸出高電平，封鎖IR2110的輸出驅(qū)動信號。過流保護電路如圖6所示，它監(jiān)測輸出電流狀況，預(yù)設(shè)為。方波逆變器的輸出電流經(jīng)過采樣進入運算放大器的反向輸入端，當(dāng)輸出電流大于后，運算放大器的輸出端跳轉(zhuǎn)為負，經(jīng)過CD401組成的RS觸發(fā)器后，使三級管V1基級的信號為低電平，三級管截止，向IR2011的SD懦輸出高電平，達到保護的目的。調(diào)試過程遇到的一個較為重要的