TL494正弦波逆变电源设计2..doc

1. TL494正弦波逆变电源设计 1.1 概述： TL494本身就是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双管室、半桥式、全桥式开关电源。TL494有SO-16和PDIP-16两种封装形式，以适应不同场合的要求。次课程设计我所设计的是TL494正弦波逆变电路，其电路的主要功能是： 1）逆变就是将直流变为交流。由波形发生器产生50Hz、幅度可变的正弦波，与锯齿波比较后，再通过PWM电路，输出SPWM波，经过驱动电路逆变电路，再经过高频变压器与滤波电路输出50Hz的正弦波。 2）电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：高频逆变电路、滤波环节。控制电路主要环节：正弦信号发生电路、脉宽调制PWM、电压电流检测单元、驱动电路。 3）功率变换电路中的高频开关器件采用IGBT或MOSFET。 4）系统具有完善的保护 这是本次课程设计中要设计的电路的概况，其实总的来说用TL494为主要元件实现的正弦波逆变电路控制器具有构思新颖、电路简单、成本低廉以及控制过程稳定等特点，在很多工业控制场合可获得广泛的应用。 1.2 系统总体方案的确定： 通过对设计内容和设计要求的具体分析，我把电路分别设计成两部分：一是主电路，即是采用高频逆变电路和高频变压器的组合来实现，其中的滤波电路则是采用的线路滤波的方式，高频逆变电路由于其要求的特殊性我采用了电压型半桥逆变电路和高频开关IGBT相连接的方法，并且和高频变压器的组合可以高效的实现直流电向交流电的逆变过程。 第二部分控制电路，当然是采用集成芯片TL494来实现，主要原因在于主电路的电流逆变过程中控制电路各单元的复杂性，而TL494本身包含了开关电路控制所需的全部功能和全部脉宽调制电路，同时片内置有线性误差放大器和其他驱动电路等，因此便可以同时实现：正弦信号发生单元、脉宽调制PWM单元、电压电流检测单元和驱动电路单元。 这样就完全确定了系统总体电路的方案。 如图1.2.1框图： 1.3总电路图的设计 如图1.3.1： 总体电路图的设计主要还是依据任务书上的设计要求和设计内容，其中高频逆变电路的设计主要是采用电压型半桥式逆变电路，由于其只含有两个高频IGBT开关，输出电压波形是矩形波，输出电流波形近似为正弦波,本次TL494正弦波逆变电路的设计中最重要的两个部分是高频逆变电路和控制电路，高频逆变电路我是采用了电压型半桥式逆变电路，区中含有两个高频开关IGBT，可有效地实现高频转换，而控制电路则是采用TL494的集成芯片来完成的，由于七内部包含了开关电源控制所需的全部功能，因此便可以简单、高效地实现对高频逆变电路的控制同时还可以有效地保护电路，因为其自身带有电压、电流保护装置。因此只要将测量的电压电流直接连接其输入端即可，最后再经过高频变压器的文雅和线路滤波，便可以实现对整体电路的最终要求。 1.4电路设计元件计算与选用： 本次设计的TL494正弦波逆变电路中，最重要的就是高频开关IGBT的选用，根据电路设计的主要参数： 输入输出电压：输入（DC）+50V、输出36V（AC） 输出电流：1A 电压调整率：≤1% 负载调整率：≤1% 效率：≥0.8 因此，管子电压直流DC50V经过半桥式逆变电路，加至逆变桥的电压U约为100V，考虑余量通常选用600V等级的IGBT管，通常模块结构的IGBT，其电压等级为600V、1200V、1700V三种。 管子的电流：由于IGBT管较多工作于脉冲调制状态，计算有效电流值较困难，器件的高频开关损耗又与工作频率和电路缓冲等结构有关。IGBT管标定的电流等级是集电极连续电流Ic，没有考虑重复开关的损耗，工程计算是以实际流过管子的最大峰值电流（瞬时过流电流不考虑）在考虑2杯左右裕量来选择。以本装置为例，输出电流为100A，高频整流变压器电压比为5.3：1，变压器一次电流即IGBT管峰值电流约为1A/5.3=0.19A,考虑开关损耗和裕量选25A的管子。 1.5单元控制电路的设计 1.5.1主电路图： 主电路图主要指的就是高频逆变电路，我所采用的是电压型半桥式电路。其中包含有逆变电路、高频变压器、滤波环节。电压型逆变的特点是输出电压矩形波，输出电流近似正弦，如图1.31、如图1.32、如图1.33所示： 当IGBT二管均不出发截止时，通过电容C1/C2分压，电容二端均为1/2U。当IGBT1管出发导通时，U经IGBT1管VT1，高频变压器一次侧对C2充电，C1上电压通过VT1管对变压器放电；VT2管导通VT1关断时，U经VT2，变压器对C1充电，C