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一种低成本的车载逆变电源

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  摘要: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;设计了驱动和保护电路;给出了输出电压波形的实验结果。
  关键词:逆变器;自举电容;低成本
  
  引言
  
  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。
  
  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,310V)。其结构框图如图1所示。
  
  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。
  
  2DC/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为
  
  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。
  
  图3
  
  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

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