12v220v车载逆变电的设计.doc

150W的12V/220V车载逆变电源该逆变电源的电路原理图如图所示。图电路整体上分为两大部分，芯片IC1及其外围电路、三极管VT1、VT3、MOS功率管VT2、VT4和变压器T1组成12V直流到220V50kHz交流的逆变电路；芯片IC2及其外围电路、三极管VT5、VT8、MOS功率管VT6、VT7、VT9、VT10和220V50kHz整流、滤波电路VD5VD8、C12等共同组成220V5该逆变电源的电路原理图如图所示。图电路整体上分为两大部分，芯片IC1及其外围电路、三极管VT1、VT3、MOS功率管VT2、VT4和变压器T1组成12V直流到220V50kHz交流的逆变电路；芯片IC2及其外围电路、三极管VT5、VT8、MOS功率管VT6、VT7、VT9、VT10和220V50kHz整流、滤波电路VD5VD8、C12等共同组成220V50kHz交流电到220V50Hz交流电的频率转换电路。最后通过XAC插座输出220V50Hz的交流电供各种便携式电器使用。 图中IC1、IC2采用两只TL494CN芯片构成了该逆变电源的核心控制电路。TL494CN是专用的双端式开关电源控制芯片，其尾缀字母CN表示芯片的封装外形为双列直插式塑封结构，工作温度范围为070，极限工作电源电压为740V，最高工作频率为300kHz。TL494CN芯片内置5V基准源，稳压精度为5V5，负载能力为10mA，通过其14脚输出供外部电路使用。TL494CN芯片还内置两只NPN功率输出管，可提供500mA的驱动能力。TL494CN内部电路如图2所示。TL494CN芯片的各引脚功能见表1。 图电路中IC1的15脚外围电路的R1、C1组成上电软启动电路，上电时电容C1两端的电压由0V逐步升高，当C1两端电压达到5V以上时，允许IC1内部的脉宽调制电路开始工作。当电源断电后，C1通过电阻R2放电，保证下次上电时软启动电路能正常工作。 IC1的15脚外围电路的R1、Rt、R2组成过热保护电路，Rt为正温度系数热敏电阻，常温阻值可在150300范围内任选，适当选大些可提高过热保护电路启动的灵敏度。 IC1的15脚的对地电压值U是一个比较重要的参数，图1电路中UVCCR2(R1+Rt+R2)V，常温下的计算值为u62V。结合图1、图2可知，正常工作情况下要求IC1的15N的电压应略高于16脚电压(与芯片的14脚相连为5V)，常温下6.2V的大小正好满足要求，并略留有一定的余量。 当电路工作异常，MOS功率管VT2或VT4的温度大幅提高，热敏电阻Rt的阻值超过约4k时，IC1内部比较器1的输出将由低电平翻转为高电平，IC1的3脚也随即翻转为高电平状态，致使芯片内部的PWM比较器、或门、或非门的输出均发生翻转，IC1内置功率输出级三极管VT1和三极管VT2均转为截止状态。当IC1内的两只功率输出管截止时，图1电路中的VT1、VT3将因基极为低电平而饱和导通，VT1、VT3导通后，功率管VT2和VT4将因栅极无正偏压而处于截止状态，逆变电源电路停止工作。IC1的1脚外围电路的DZ1、R5、VD1、C2、R6构成12V输入电源过压保护电路，稳压管DZ1的稳压值决定了保护电路的启动门限电压值，VD1、C2、R6还组成保护状态维持电路，只要发生瞬间的输入电源过压现象，保护电路就会启动并维持一段时间，以确保后级功率输出管的安全。考虑到汽车行驶过程中电瓶电压的正常变化幅度大小，通常将稳压管DZ1的稳压值选为1.5V或16V较为合适。 IC1的3脚外围电路的C3、R5是构成上电软启动时间维持以及电路保护状态维持的关键性电路，实际上不管是电路软启动的控制还是保护电路的启动控制，其最终结果均反映在IC的3脚的电平状态上。当电路上电或保护电路启动时，IC1的3脚为高电平，对电容C3沿R5支路进行充电。当导致保护电路启动的诱因消失后，C3通过R5支路进行放电，因放电所需时间较长，故电路的保护状态仍得以维持一段时间。 当IC1的3脚为高电平时，将沿R8、VD4支路对电容C7进行充电，同时将电容C7两端的电压提供给IC2的的4脚，使IC2的4脚保持为高电平状态。从图2的芯片内部电路可知，当4脚为高电平时，将抬高芯片内死区时间比较器同相输入端的电位，使该比较器输出保持为恒定的高电平，经或门、或非门后使内置的三极管VT1和三极管VT2均截止。当IC2内置三极管VT1和三极管VT2截止时，图1电路中的VT5和VT8处于饱和导通状态，VT5、VT8导通后，其后级的MOS管VT6和VT9将因栅极无正偏压而都处于截止状态，逆变电源电路停止工作。 IC1的5脚外接的电容C4和6脚外接的电阻R7为脉宽调制器的定时元件，所决定的脉宽调制频率为：fosc=1.1(0004743)kHz50kHz。即电路中的三极管VT1、VT2、VT3、VT4、变压器T1的工作频率均为50kHz左右，因此T1应选用E133型的高频铁氧体磁心变压器，变压器T1的作用是将12V脉冲升压为220V的脉冲，其初级匝数为202，次级匝数为380。 IC2的5脚外接的电容C8和6脚外接的电阻R14为脉宽调制器的定时元件，所决定的脉宽调制频率为：fosc=1.1(C8R14)=1.1(0.1220)kHz50Hz。 R29、R30、R27、C11、DZ2组成XAC插座220V输出端的过压保护电路，当输出电压过高时将导致稳压管DZ2击穿，使IC2的4脚的对地电压上升，芯片IC2内的保护电路动作，切断输出。 为便于大家动手制作及进行生产，将该逆变电源的印制板图绘制，如图3(印制板CS面)、图4(印制板ss面)所示。印制板采用了双面板，尺寸为92mm66mm，并预留有12V小风扇的安放位置。 元件清单见表2，所有电阻均为0.125W，电解电容除C5、C12外其他均为47规格。 经长期应用效果证实，该电路是一款较为成熟的电路，只要大家按元器件清单，对照印制板上的元件位号进行正确装配，即可确保首次通电的成功。 由于该电路具有上电软启动功能，因此在接通电源后大约要等7s左右才有220V的输出，同时LED指示灯亮。当LED指示灯不亮时，表示逆变电路没有工作。 当接通电源10s以后，指示灯还没有点亮时，需要进一步测量XAC交流插座处的交流电压值，若为正常的220V左右，则说明LED指示灯支路故障或是装配时将LED指示灯的极性装反；若经测量XAC交流插座处的交流电压值为0，则说明前级的逆变电路没有工作，可能是因为芯片IC1内的保护电路启动所致。判别方法是用万用表测量芯片IC1的3脚对地直流电压，若该电压在1V以上说明确实是芯片内部的保护电路启动了。 当芯片IC1的3脚对地的电压在1V以上，芯片内部的保护电路启动时，需进一步用万用表的直流电压挡测试芯片IC1的15、16脚之间的直流电压，以及芯片IC1的1、2脚之间的直流电压。正常情况下芯片IC1的15脚对地直流电压应高于16脚对地直流电压，2脚对地的直流电压应高于1脚对地直流电压，只有这两个条件都得到满足时，芯片IC1的3脚对地直流电压才为0V左右，逆变电路才能正常工作。若发现某测试电压不满足上述关系时，只需去查找相应的支路即可解决问题。 逆变电源电路中的MOS管的VT2、VT4有一