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一種新型的車載逆變電源

摘要： 采用集成脈寬調制芯片SG3525A為主控芯片，以CD4020B計數器及與非門電路構成分頻分相電路并配以保護電路，實現了逆變器的脈寬調制其在逆變電源工作時的持續輸出功率為100W，并具有輸出過流保護及輸入欠壓保護等功能，可實現電源逆變、電壓穩定、欠壓保護及過流保護等功能。

關鍵詞： 變頻|逆變電源逆變器 UPS

Abstract：

Key words :

隨著經濟水平的提高，汽車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品，例如手機，卻不能使用汽車上的電源因此，開發一款經濟實用的車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計數器及與非門電路構成分頻分相電路并配以保護電路，實現了逆變器的脈寬調制其在逆變電源工作時的持續輸出功率為100W，并具有輸出過流保護及輸入欠壓保護等功能，可實現電源逆變、電壓穩定、欠壓保護及過流保護等功能

系統基本原理

本逆變器輸入端為汽車蓄電池(+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直流電壓通過推挽式變換逆變為高頻方波，經高頻升壓變壓器升壓，再整流濾波得到一個穩定的約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，通過調整驅動脈沖的占空比或關斷脈沖來實現電壓調節、過流保護及欠壓保護等功能

主要技術參數

輸入電壓:DC 12V；

輸出電壓:AC 220V±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，輸出過流保護電路設計

1 主控芯片SG3525A

SG3525A是ST公司生產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，軟啟動時間控制，輸入欠電壓鎖定等功能SG3525A的引腳如圖2所示

振蕩頻率的確定：振蕩頻率由三個外部元件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為定時電容充電時間，3RDCT為定時電容放電時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自電容器CT上的鋸齒波，兩者做比較后輸出方波脈沖來控制SG3525A內部輸出功放管的占空比（見圖3）本設計中將8引腳經電容接地，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，此時靜態誤差放大倍數不變，動態誤差放大倍數減小，既不影響控制精度，又避免過沖引起振蕩。

脈沖的關斷：當10引腳加上高電平時，實現對輸出脈沖的封鎖本設計使用該項功能實現輸出過流過壓、輸入欠壓的保護

2 分頻分相電路

由14級串行二進制計數/分配器CD4020B構成分頻電路，分頻信號來自SG3525A的振蕩器輸出端引腳4圖4中的A、B、C分別代表振蕩器脈沖經8、9、10級分頻后的波形，其頻率分別為fA=fOSC/28 fB=fOSC/29 fC=fOSC/210分相電路由單片兩輸入端四與非門CD4011BC及外圍器件組成，將信號ABC邏輯組合成逆變橋所需要的驅動脈沖(A+B)C與(A+B)C信號該驅動信號具有共同死區，信號頻率約為50Hz

3 保護電路

① 輸入欠壓保護

如圖5所示，D1為蓄電池極性反接保護SG3525A的引腳16輸出參考電壓5V取R3＝R4=10kΩ在正常情況下，U1的反相輸入端電壓大于正向輸入端電壓，U1輸出低電平，二極管D1、D2截止當蓄電池電壓低于10V時，比較器U1開始工作，輸出由低電平變為高電平，D2、D3導通，并把同相輸入端電位提升為高電平，使得U1一直穩定輸出高電平，向SG3525A的引腳10輸出關斷信號