2012届车载逆变电源毕业设计

兰州工业高等专科学校

毕业设计说明书(论文)

设计(论文)题目: 车载逆变电源设计

专业: 电气自动化技术

班级: 电自09-1

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二〇一一年十二月二十日

摘要

车载逆变器就是一种能把汽车上12V直流电转化为220V/50Hz交流电的电子装置,是常用的车用电子用品。在日常生活中逆变器的应用也很广泛,比如笔记本电脑、录像机和一些电动工具等。

本设计主要基于开关电源电路技术等基础知识，采用二次逆变实现逆变器的设计。主要思路是：运用TL494以及SG3525A等芯片,先将12V直流电源升压为320V/50Hz的高频交流电，再经过整流滤波将高频交流电整流为高压直流电，然后采用正弦波脉冲调制法，通过输出脉冲控制开关管的导通。最后经过LC工频滤波及相应的输入输出保护电路后，输出稳定的准正弦波，供负载使用。

本设计具有灵活方便、适用范围广的特点，基本能够满足实践需求。而且本设计采用高频逆变方式，具有噪声降低、反应速度提高以及电路调整灵活的优点。设计符合逆变电源小型化、轻量化、高频化以及高可靠性、低噪声的发展趋势。

关键词车载逆变器脉冲调宽保护电路正弦波TL494 SG3525A

目录

摘要 (Ⅱ)

1 绪论........................................................... 错误!未定义书签。

1.1 车载逆变器及其发展.................................. 错误!未定义书签。

1.2 逆变电源技术的发展概况 (4)

1.3 逆变电源的发展趋势.................................. 错误!未定义书签。

2 设计总体目标 (6)

2.1 设计要求及系统指标 (6)

2.2 总体方案的选取 (6)

2.2.1 方案比较 (6)

2.2.2 方案论证 (6)

2.2.3 方案选择............................................ 错误!未定义书签。

3 整体电路设计 (8)

3.1 逆变电源整体框图 (8)

3.2 脉宽调制技术及其原理 (11)

3.2.1 PWM控制的基本原理 (11)

3.2.2 PWM逆变电路 (12)

3.3 正弦波脉宽调制技术的实现方法 (14)

3.3.1 软件生成法 (15)

3.3.2 硬件调制法 (15)

4 逆变电源元器件特性及各部分电路设计 (17)

4.1 逆变电源主要分立元件及其应用 (17)

4.1.1 场效应管 (17)

4.1.2 稳压管 (17)

4.1.3 与门 (18)

4.1.4 变压器 (19)

4.1.5 电流互感器 (20)

4.2 逆变电源主要集成芯片及其功能简介 (21)

4.2.1 TL494及其应用 (21)

4.2.2 SG3525A及其应用 (22)

4.2.3 ICL8038简介及其应用 (26)

4.2.4 IR2110简介及其应用 (27)

4.3 各芯片外围电路及其参数的计算 (29)

4.3.1 ICL8038外围电路 (29)

4.3.2 TL494外围电路 (30)

4.3.3 SG3525A外围电路 (31)

4.3.4 IR2110外围电路 (33)

4.4 各变换电路设计 (34)

4.4.1 DC/DC变换电路 (34)

4.4.2 DC/AC变换电路 (35)

4.5 逆变电源保护电路及其参数的计算 (37)

4.5.1 输入过压保护电路 (37)

4.5.2 输入欠压保护电路 (37)

4.5.3 过热保护电路 (38)

4.5.4 输出过压保护电路 (39)

4.5.5 输出过流保护电路 (40)

5结论 (41)

致谢 (42)

参考文献 (43)

附录 (44)

附录1 元器件清单 (44)

附录2 逆变电源原理图 (45)

1 绪论

1.1车载逆变器及其发展

车载逆变电源是将汽车发动机或汽车电瓶上的直流电转换为交流电，供一般电器产品使用，是一种较方便的车用电源转换设备。它是常用的车用汽车电子用品。通过它可以在汽车上使用平时我们用市电才能工作的电器，比如电视机、笔记本电脑、电钻、医疗急救仪器、军用车载设备等，可应用于各个行业领域。按照输出波形来分，车载逆变电源可分为正弦波输出和方波输出两种。前者可提供不间断的高质量交流电，可适应任何负载，但其技术要求及成本高，电路结构比较复杂。后者提供的交流电的质量较差，且带载能力差，不能接“感性负载”。虽有较多的缺点，但是其技术要求低，体积小，电路简单，价格低。

车载逆变电源按输出来分主要分两类，一类是修正正弦波逆变器和纯方波逆变器，另一类是正弦波逆变器。纯方波逆变器输出的则是质量较差的方波交流电，其正向最大值到负向最大值几乎在同时产生，这样，对负载和逆变器本身造成剧烈的不稳定影响。同时，其负载能力差，仅为额定负载的40%－60%，不能带感性负载[1]。如所带的负载过大，方波电流中包含的三次谐波成分将使流入负载中的容性电流增大，严重时会损坏负载的电源滤波电容[2]，方波逆变器的制作方法采用简易的多谐振荡器，其技术属于50年代的水平，将逐渐退出市场。

针对上述缺点，近年来出现了准正弦波（或称改良正弦波、修正正弦波、模拟正弦波等等）逆变器，其输出波形从正向最大值到负向最大值之间有一个时间间隔，使用效果有所改善，但准正弦波的波形仍然是由折线组成，属于方波范畴，连续性不好。总括来说，正弦波逆变器提供高质量的交流电，能够带动任何种类的负载，但技术要求和成本均高。准正弦波逆变器可以满足我们大部分的用电需求，效率高，噪音小，售价适中，因而成为市场中的主流产品

1.2 逆变电源技术的发展概况

逆变电源出现于电力电子技术飞速发展的20世纪60年代，逆变电源的发展是和电力电子器件的发展联系在一起的，器件的发展带动着逆变电源的发展。最初的逆变电源采用晶闸管(SCR)作为逆变器的开关器件，称为可控硅逆变电源。由于SCR是一种没有自关断能力的器件，因此必须通过增加换流电路来强迫关断