小功率单相逆变电源毕业设计概要Word文档下载推荐.docx
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关键词:
过热保护;
过压保护;
集成电路;
振荡频率;
脉宽调制
Abstract
Themainapplicationofpowerelectroniccircuitdesigntechnologyandswitchingpowersupplycircuittechnologyknowledge.Involvesanalogintegratedcircuits,powersupplyintegratedcircuits,DCcircuit,theswitchingregulatorcircuittheory,makefulluseofthechipKA7500BfixedfrequencypulsewidthmodulationcircuitandFET(N-channelenhancementmodeMOSFET)switchingspeed,nosecondbreakdown,thermalstability,goodbenefitsandthemodulardesignofthecircuit.Theinvertermaincomponents:
DC/DCcircuit,input
over-voltageprotectioncircuit,outputover-voltageprotectioncircuit,overheatprotectioncircuit,DC/ACconversioncircuit,oscillationcircuit,full-bridgecircuit.Intheworkofcontinuousoutputpowerof150W,withanormallightwork,outputovervoltageprotection,inputover-voltageprotectionandthermaloverloadprotection.Thepoweroftherelativelylowmanufacturingcost,practical,andavarietyofportableelectronicdevicescanbeusedasacommonpowersupply.
Keywords:
thermalprotection;
over-voltageprotection;
integratedcircuits;
oscillationfrequency;
pulsewidthmodulation
目录
第一章概述1
1.1该逆变电源的基本构成和原理1
1.2逆变电源的技术性能指标及主要特点2
第二章逆变电源的主要元器件及其特性3
2.1KA7500B电流模式PWM控制器3
2.2场效应管6
2.3三极管7
2.4LM324N功能及特点7
第三章各部分支路电路设计及其参数计算9
3.1DC/DC变换电路(附工作指示灯)9
3.2输入过压保护电路10
3.3输出过压保护电路11
3.4DC/AC变换电路11
3.5KA7500B芯片І外围电路13
3.6KA7500B芯片ІІ外围电路14
第四章调试及整机原理图16
4.1调试16
4.2该逆变电源的整机电路原理图(附录A)16
4.3该电路的元件参数表(附录B)16
附录A整机原理图17
附录B元件参数表18
参考文献20
致谢21
第一章概述
1.1逆变电源的基本构成和原理
(1)基本构成
该设计电路的方框图如图1。
该电路由12V直流输入、输入过压保护电路、过热保护电路、逆变电路I、220V/50KHz整流滤波、逆变电路II、输出过压保护电路等组成。
逆变电路I、逆变电路II的框图分别见图2、图3。
逆变电路又包括频率产生电路(50KHz和50HzPWM脉冲宽度调制电路)、直流变换电路(DC/DC)将12V直流转换成220V直流、交流变换电路(DC/AC)将12V直流变换为220V交流。
图1整机原理方框图
逆变电路I原理如图2所示。
此电路的主要功能是将12V直流电转换为220V/50KHz的交流电。
图2逆变I电路原理方框图
逆变电路II如图3所示。
此电路的主要功能是将220V直流电转换为220V/50Hz的交流电。
全桥电路以50Hz的频率交替导通,产生50Hz交流电。
图3逆变II电路原理方框图
(2)电路工作原理
输入12V直流电源电压,经过逆变电路I得到220V/50KHz的交流电,此交流电再经过整流滤波电路得到220V高压直流电,然后经过逆变II得到220V/50Hz交流电。
其中输入过压保护电路、输出过压保护电路、过热保护电路构成整个电路的保护电路。
一旦输入电压出现过大或者过小时,保护电路立即启动,然后停止逆变电路I的工作。
过热保护电路是当电路工作温度过高时,启动保护使逆变电路I停止工作。
输出过压保护电路与逆变电路II构成反馈回路,一旦电路输出异常则停止逆变电路II的工作。
在逆变电路I中是用一块KA7500B芯片产生50KHz的脉冲频率,经过变压器推挽电路将12V直流转换成220V/50KHz的交流电。
在逆变电路II中再用一块KA7500B芯片产生50Hz的脉冲波,全桥电路以50Hz的频率交替导通,从而将220V直流和50Hz脉冲电路整合,然后输出220V/50Hz的交流电。
在该电路中都是利用KA7500B的输出端作为逆变电路工作状态的控制端。
1.2逆变电源的技术性能指标及主要特点
(1)输入:
12V直流(汽车蓄电池)。
(2)输出:
220V交流(非正弦波)。
(3)输出功率:
大于100W。
(4)具有输入过压保护和输出过压保护。
(5)有过热保护功能。
(6)可作为多种电器的通用电源。
(7)含有工作正常指示灯。
第二章逆变电源的主要元器件及其特性
2.1KA7500B电流模式PWM控制器
KA7500B是一块开关式脉冲宽度调控电路,主要用于开关式电源控制。
采用DIP16/SOP16封装形式。
KA7500B是一块脉冲宽度调制方式的开关稳压控制器电路,由基准电压震荡器误差放大器比较器FF(触发器)输出控制电路输出晶体管和空载时间等电路构成输出晶体管,能够用输出控制电路选择推挽工作或单端放大工作。
(1)主要特征
KA7500输出电流:
I0=200mA
工作频率:
f=1~300kHz
内置两个相同类型的误差放大器
内置5V基准电压
可选择输出方式
(2)脉宽调制集成电路KA7500B各引脚功能及实测数据参见表1。
表1:
脉宽调制集成电路KA7500B各引脚功能及实测数据
引脚号
引脚功能
工作电压(V)
在路电阻值(KΩ)正向
反向
1
电压取样放大器同相输入端
4.8
4.5
7
2
4.6
8
8.8
3
反馈控制端
2.2
9.2
∞
4
脉宽调制输出控制端(死区控制端)
9.5
19
5
振荡1
0.6
9
12.6
6
振荡2
21
地
脉宽调制输出1
7.5
10
11
脉宽调制输出12
12
电源输入端
6.2
17
13
输出方式控制端
14
电压取样比较放大器负端
15
电流取样放大器反相输入端
16
电流取样放大器同相输入端
(3)工作原理
KA7500控制2个功率开关管轮流开、闭,并通过高频变压器将能量传送到次级,然后通过高频整流二极管还原成直流低电压,经过滤波后提供+12V、+5V、-5V、-12V电压。
通过1脚的取样电路我们可以调节整个输出部分的电压大小。
整个回路选用元件比较普通,但安排的很整齐,没有东倒西歪的元件,结构规范。
高频变压器比正常的略大一些,电阻全部采用4环1/8W电阻,全部卧式焊接,最后用高温胶固定较大的部件。
图4KA7500B内部结构图
·
输入电源电压为7~40V,可用稳压电源作为输入电源,从而使辅助电源简化。
KA7500B
末级的两只三极管在7~40V范围工作时,最大输出电流可达250mA。
因此,其带负载能力较强,即可按推挽方式工作,也可将两路输出并联工作,小功率时可直接驱动。
内部有5V参考电压,使用方便,当参考电压短路时,有保护功能,控制很方便。
内部有一对误差放大器,可做反馈放大及保护功能,控制非常方便。
在高频开关电源中,输出方波必须对称,在其他一些应用中又需要方波人为不对称,
即需控制方波的占空比。
通过对KA7500B的4脚控制,即可调节占空比,还可作输出软启动保护用。
可以选择单端、并联及交替三种输出方式。
KA7500B的1脚及2脚为误差放大器的输入端。
由KA7500B芯片构成电压反馈电路时,1、2脚上通过电阻从内部5V基准电压上取分压,作为1脚比较的基准。
3脚用于补偿校正,为PWM比较器的输入端,接入电阻和电容后可以抑制振荡,4脚为死区时间控制端,加在4脚上的电压越高,死区宽度越大。
当4脚接地时,死区宽度为零,即全输出;
当其接5V电压时;
死区宽度最大,无输出脉冲。
利用此特点,在4脚和14脚之间接一个电容,可达到输出软启动的目的,还可以供短路保护用。
5脚及6脚接振荡器的接地电容、电阻。
KA7500B内置线性锯齿波振荡器,振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节,其振荡频率如下:
(1)
输出脉冲的宽度是通过电容Ct上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较而实现的。
三极管VT1和VT2受控于或非门。
当双稳态触发器的时钟信号为低电平时才会被选通,即只有在锯齿波电压大于控制信号时才会被选通。
当控制信号增大时,输出脉冲的宽度将减小。
控制信号由集成电路外部输入,其中一条送至死区时间比较器,另一路送往误差放大器的输入端。
死区时间比较器具有120mV的输入补偿电压,它限制了最小输出死区时间约等于锯齿波周期的4%。
当输出端接地时,最大输出占空比为96%,当输出端接参考电平时,占空比为48%。
在死区时间控制端上接固定电
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