摘要:針對汽車內部直流電源不能用于交流用電器的問題,設計了一款基于脈寬調制芯片TL494的微型車載逆變器。該逆變器采用DC-DC變換和DC-AC逆變兩級結構,前級完成直流升壓,后級選擇脈寬調制(PWM)控制方式,將直流電壓逆變為220V/50Hz的方波交流電。其中,DC-DC變換器先通過推挽逆變電路和高頻變壓器將12V變換為22V交變方波,再經快恢復二極管整流得到22V直流電。另外,該逆變器提供了一個標準USB接口,可以為具有USB接口的手機等設備充電。
汽車內部的供電系統是由蓄電池提供的12V直流電,車內的12V電源一般供點煙器使用。隨著現代汽車用電設備種類的增多,內置的單一直流電源不能滿足如手提電腦、手機充電器、小型電視等所需220V交流電的需求。這就需要逆變器將12V直流電轉換為220V交流電,同時,以上商用或一般生活用的設備對交流電壓的波形要求不高,方波即可,不必需要正弦波[1-2]。基于這樣的應用背景,本文設計制作了一款微型車載逆變器,體積小、重量輕,采用方波輸出,電壓有效值為220V,功率可達150W。
1逆變器系統結構
逆變器系統框圖如圖1所示,整個結構分兩級,第一級為DC-DC變換,第二級為DC-AC變換。同時利用MC34063構成降壓式變換器提供5V直流輸出的標準USB接口。
圖1逆變器系統框圖
車載逆變電源需要采用開關變換器將蓄電池提供的12V直流電經過DC-DC變換器提升為22V,后級再經過DC-AC變換器轉換為工頻交流電。對于前級DC-DC變換器,又包括高頻DC-AC逆變部分、高頻變壓器和AC-DC整流部分。推挽逆變電路以其結構簡單、變壓器磁芯利用率高等優點得到了廣泛應用,尤其是在低壓大電流輸入的中小功率場合;同時全橋整流電路也具有電壓利用率高、支持輸出功率較高等特點[3];而全橋逆變電路開關管需要的電壓不高,輸出功率也比較大,變壓器利用率高,因此本文采用推挽逆變-高頻變壓-全橋整流-全橋逆變的結構。
2硬件電路
2.1TL494簡介
TL494是一種頻率固定的脈沖寬度控制器,片內集成誤差放大器,死區時間可控制,輸出控制可用于推挽式和單端式。其內部結構如圖2所示,時序圖如圖3所示。
圖2TL494內部結構圖
圖3TL494時序圖
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