车载正弦波逆变电源.docx

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2011年江西省电子设计大赛自选赛

设计报告

学 校：

学生姓名：

赛题名称：

南昌航空大学

周美元 曹智凤 刘冰汉

车载正弦波逆变电源

车载正弦波逆变电源

摘要：本车载正弦波逆变电流的设计，以DC12±3V作为输入，输出220V/50HZ的标准正弦波交流电。该电路由四大模块组成，一为功率主板，实现由低电压到高电压、直流到交流电，由CMOS场效应管构成的H桥为主的电压转换部分（主电路部分）；二为PWM驱动部分，由TDS2285芯片产生PWM波，由TLP250四个级联构成H桥的驱动；三为DC/DC升压部分，由SG3525芯片产生PWM波，控制DC到高压的转换；四为主板保护电路部分，该系统具有输出过载，短路保护，过流保护，空载保护等多重保护电路，增强了该电源的可靠和安全性。该电源很好的完成了各项指标，满载输出功率50W，效率不小于80%，输出电压波形失真度低于5%，输出标准的正弦信号。

关键词：逆变电源，DC-DC，SPCW

目录

系统设计 5

设计要求 5

总体设计方案 5

设计思路 5

方案论证与比较 5

系统组成 6

主要单元硬件电路设计 6

DC/DC升压模块 7

开关板设计 7

PWM固定频率的产生 8

增加驱动 10

PWM驱动模块 10

TDS2285产生PWN波 10

死区电路的设计 12

H桥驱动电路设计 12

产生H桥驱动电源 13

功率主板模块 13

电瓶电压滤波 13

脉冲升压、滤波 13

单相桥式PWM逆变电路 13

整流滤波，输出正弦 13

保护电路模块 14

过载保护电路 14

短路保护电路 15

系统调试 16

测试使用的仪器 16

指标测试和测试结果 16

结果分析 18

结论 19

参考文献 19

附录1元件清单 20

附录2电路原理图及印制板 23

附录3使用说明 27

系统设计

设计要求

制作车载正弦波逆变电源，输入DC12±3V直流，输出220V/50HZ的正弦波，满载时输出功率50W，效率不小于80%，输出波形失真度小于5%，具有输入过压和欠压，输出过流和负载短路保护等功能。

总体设计方案

设计思路

题目要求设计一个车载正弦波逆变电源，输出电压波形为正弦波。设计中主电路采用电器隔离、H桥逆变技术，控制部分采用SPWM(正弦脉冲调制)技术，利用逆变元件电力MOSFET的驱动脉冲调制，使输出获得交流正弦波的稳压电源。

方案论证与比较

DC-DC实现变换器的方案论证与选择

方案一：推挽式DC-DC变换器。推挽电路是两个不同极性晶体管输出电路无输出电压器（有OTL,OCL等）。是两个参数相同的功率BJT管或MOSFET管，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务。电路工作中，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小，功率高。推挽输出级既可向负载灌电流，也可从负载抽取电流。

方案二：Boost升压式DC-DC变换器。拓扑结构如图1.2.2所示。开关的开通和关闭受外部PWM信号控制，电感L将交替地存储和释放能量，电感储能后使电压上升，而电容C可将输出电压保持平稳，通过改变PWM控制信号的占空比可以相应实现输出电压的变化。该电路采取直接直流升压，电路结构较简单，损耗较小，效率比较高。

方案比较：方案一和方案二都适用于升压电路，推挽式DC-DC变换器可由高频变压器将电压升至任何值。Boost升压式DC-DC变换器不使用高电频变压器，由12V升至312V，PWM信号的占空比比较低，会使得Boost升压式DC-DC变换器的损耗比较大。综上所述，采用方案一。

辅助电源的方案论证与选择

方案一：采用线性稳压器LS7805。

方案二：采用Buck降压式DC-DC变换器。方案比较：方案一的优点在于可以使用很少

.`元器件构成辅助电源，但是效率较低。方案二的优点在于效率高达90%，缺点

是需要很多元器件，使得成本较高稳定性较差。考虑此次设计不是产品，在满足要求的情况下选择最优方案，最终决定采用方案一。

系统组成

系统方框图如图1.2.7所示，先采用DC-DC变换器把12V蓄电池的电压升至312V，保证输出真有效值为220V的正弦波不出现截止失真和饱和失真。输出电压反馈采用调节SPWM信号脉宽方式。该系统采用两组相互隔离的辅助电源供电，一组供给SPWM信号控制器使用，另一组供给输出电压、电流测量电路使用，这样避免了交流输出的浮地和蓄电池的地不能共地的问题。因为SPWM控制器输