1、 随着经济水平的提高，汽车正逐渐成为人们的日常交通工具 然而，人们随身携带的电子产品，例如手机，却不能使用汽车上的电源 因此，开发一款经济实用的车载逆变器就成为一种需求我们采用集成脉宽调制芯片 SG3525A 为主控芯片，以 CD4020B 计数器及与非门电路构成分频分相电路并配以保护电路，实现了逆变器的脉宽调制 其在逆变电源工作时的持续输出功率为 100W，并具有输出过流保护及输入欠压保护等功能，可实现电源逆变、电压稳定、欠压保护及过流保护等功能系统基本原理本逆变器输入端为汽车蓄电池(+12V，4.5Ah) ，输出端为工频方波电压(50Hz，220V)其系统主电路和控制电路框图如图 1 所示
2、，采用了典型的二级变换，即 DC/DC 变换和DC/AC 逆变 12V 直流电压通过推挽式变换逆变为高频方波，经高频升压变压器升压，再整流滤波得到一个稳定的约 320V 直流电压；然后再由桥式变换以方波逆变的方式，将稳定的直流电压逆变成有效值稍大于 220V 的方波电压，以驱动负载 为保证系统的可靠运行，分别采集了 DC 高压侧电压信号、电流信号及蓄电池电压信号，送入 SG3525A，通过调整驱动脉冲的占空比或关断脉冲来实现电压调节、过流保护及欠压保护等功能图 1 系统主电路和控制电路框图主要技术参数输入电压:DC 12V；输出电压:AC 220V5%，50Hz2%；额定功率:100W；保护功
3、能:输入直流极性接反保护，输入欠压保护，输出过流保护电路设计1 主控芯片 SG3525ASG3525A 是 ST 公司生产的脉冲宽度调制器控制集成电路 具有集成基准电压，振荡器同步，软启动时间控制，输入欠电压锁定等功能 SG3525A 的引脚如图 2 所示图 2 SG3525A 引脚分布振荡频率的确定：振荡频率由三个外部元件 RT、CT 和 RD 设置，分别接在 6、5、7引脚上 振荡频率为 fOSC=1/CT(0.7RT +3RD)，其中，0.7RTCT 为定时电容充电时间，3RDCT 为定时电容放电时间 为了使分频分相电路取得 50Hz 振荡频率，本设计设定振荡频率为 51.2kHz，取
4、CT2000pF RT=10k，RD=922输出脉宽的调整：PWM 脉冲宽度由引脚 9 和引脚 8 中电平较低的一端控制 芯片内部的误差放大器 U1 将电压反馈信号与基准电压信号偏差放大后送入比较器 U2 的反向输入端，比较器正向输入端的输入则来自电容器 CT 上的锯齿波，两者做比较后输出方波脉冲来控制 SG3525A 内部输出功放管的占空比（见图 3） 本设计中将 8 引脚经电容接地，9 引脚接 DC/DC 高压直流电压的反馈电压，由此调整输出直流电压的稳定 图 3 中，U1为 SG3525A 中的误差放大器，1、2 、9 分别为芯片管脚，R1R7、C1、C2 均为外接电阻电容 SG3525
5、A 的 16 引脚输出 5V 参考电压 电阻 R3、R4 及 U1 构成反比例运算器，R4/R3 为其静态放大倍数，其值越大控制精度越高 但放大倍数太大将引起振荡，因此引入 C1 和 R5 使误差放大器成为不完全比例积分控制器，此时静态误差放大倍数不变，动态误差放大倍数减小，既不影响控制精度，又避免过冲引起振荡图 3 输出直流高压调节原理图脉冲的关断：当 10 引脚加上高电平时，实现对输出脉冲的封锁 本设计使用该项功能实现输出过流过压、输入欠压的保护2 分频分相电路由 14 级串行二进制计数/分配器 CD4020B 构成分频电路，分频信号来自 SG3525A的振荡器输出端引脚 4 图 4 中的
6、 A、B、C 分别代表振荡器脉冲经 8、9、10 级分频后的波形，其频率分别为 fA=fOSC/28 fB=fOSC/29 fC=fOSC/210 分相电路由单片两输入端四与非门 CD4011BC 及外围器件组成，将信号 ABC 逻辑组合成逆变桥所需要的驱动脉冲(A+B)C 与(A+B)C 信号 该驱动信号具有共同死区，信号频率约为 50Hz图 4 分频分相波形图3 保护电路 输入欠压保护如图 5 所示， D1 为蓄电池极性反接保护 SG3525A 的引脚 16 输出参考电压 5V 取R3R4=10k 在正常情况下， U1 的反相输入端电压大于正向输入端电压，U1 输出低电平，二极管 D1、D
7、2 截止 当蓄电池电压低于 10V 时，比较器 U1 开始工作，输出由低电平变为高电平，D2、D3 导通，并把同相输入端电位提升为高电平，使得 U1 一直稳定输出高电平，向 SG3525A 的引脚 10 输出关断信号图 5 输入欠压保护电路 输出电流过载保护如图 6 所示，运放 U2 及外围电阻构成反比例放大器，运放 U3 及外围电路构成比较器图 1 中的 R3 为取样电阻，取 2.2，2W 当负载电流增大时，该电阻的压降U 增大图 6 输出电流过载保护电路运放 U3 正向输入端输入电压为： U=(1+R2/R1)(R3/R4)U合适的调整 R1、R2、R3、R4 的取值，使得当负载电流超过
8、1.5A 后，U3 的正向输入端电位高于反向输入端，输出高电位，二极管 D2、D3 导通，并把同相输入端电位提升为高电平，使得 U1 一直稳定输出高电平，向 SG3525A 的 10 引脚输出关断信号散热设计为了进一步减小体积，减轻重量，采取了利用外壳 (机壳)散热致冷办法，既解决了散热，又使整机体积变小，重量减轻逆变器试验输出波形DCDC 变换输出电压稳定在 320V，逆变桥开关频率为 50Hz，接 500电阻负载实验的电路波形如图 7 所示图 7 试验电路输出波形结语本文设计的车载逆变电源电路主要采用集成化芯片，使得电路结构简单、性能稳定、成本较低 经实际应用证明，该逆变电源工作稳定可靠，能够持续输出功率 100W
