车载逆变电源

1目录第一章绪论................................................................11.1什么是开关电源.......................................................31.2开关电源的分类及结构形式............................................41.3开关电源的发展.......................................................51.4逆变电源技术的发展概况..............................................61.4.1逆变电源技术...................................................61.4.2逆变电源技术的发展概况.........................................71.4.3逆变电源的发展趋势.............................................9第二章主电路的研究与选择.................................................102.1开关电源的设计步骤..................................................102.2设计指标及要求.....................................................112.3总体方案设计........................................................122.3.1方案比较......................................................122.3.2方案论证......................................................132.3.3方案选择......................................................142.4逆变器主电路的基本形式.............................................142.4.1单端反激式变换电路............................................152.4.2单端正激式变换电路............................................152.4.3推挽式变换电路................................................162.4.4半桥逆变式主电路..............................................162.4.5全桥逆变功率转换电路..........................................172.5基本DC/DC变换器主电路拓扑...................................172.5.1隔离型单端正激变换器..........................................182.5.2隔离型半桥逆变器..............................................192.5.3隔离型全桥变换器..............................................202.6驱动电路...........................................................21第三章脉宽调制技术PWM...................................................213.1PWM控制的基本原理..................................................213.2PWM逆变电路........................................................23第四章单元模块设计.......................................................254.1车载逆变电源直流/直流（DC/DC）变换电路的设计.......................264.1.1直流/直流变换主电路...........................................264.1.2直流/直流变换控制及保护电路...................................274.2逆变电源直流/交流变换电路的设计.............................304.2.1直流/交流变换主电路...........................................304.2.2直流/交流变换控制及保护电路...................................314.3电路参数的计算及元器件的选择.................................334.3.1直流/直流变换电路中元器件参数的计算...........................334.3.2直流/交流变换电路中的参数计算.................................3724.4特殊器件的介绍.....................................................384.4.1脉宽调制芯片SG3524...........................................384.4.2MIC4424.......................................................394.4.3光电耦合器....................................................404.5各单元模块的联接...................................................414.6辅助电源设计.......................................................41第五章系统调试...........................................................415.1控制电路调试.......................................................425.1.1基本调试.....................................................425.1.2控制电路的调试................................................425.2系统开环调试....................................................425.3系统闭环调试.......................................................42第六章结论及展望.........................................................436.1结论.............................................................436.2展望...............................................................43参考文献...................................................................44附录........................................................错误!未定义书签。3第一章绪论1.1什么是开关电源电是工业的动力，是人类生活的源泉。电源是产生电的装置，表示电源特性的参数有功率、电压、电流、频率等；在同一参数要求下，又有重量、体积、效率和可靠性等指标。我们用的电，一般都需经过转换才能适合使用的需要，例如交流转换成直流，高电压变成低电压，大功率变换为小功率等。按照电子理论，所谓AC/DC就是交流转换为直流；AC/AC称为交流变交流，即为改变频率；DC/AC称为逆变；DC/DC为直流变交流后再变为直流。为了达到转换的目的，电源变换的方法是多样的。自20世纪60年代，人们研发出了二极管、三极管半导体器件后，就用半导体器件进行转换。所以，凡是用半导体功率器件作开关，将一种电源形态转换成另一种形态的电路，叫做开关变换电路。在转换时，以自动控制稳定输出并有各种保护环节的电路，称为开关电源（SwitchingPowerSupply）。开关电源通常由六大部分组成，如图1-1所示。图1-1开关电源工作原理框图第一部分是输入电路，它包含有低通滤波和一次整流环节。220V交流电直接经低通滤波和桥式整流后得到未稳压的直流电压Vi，此电压送到第二部分进行功率因数校正，其目的是提高功率因数，它的形式是保持输入电流与输入电压同相。功率因数校正的方法有无源功率因数校正和有源功率因数校正两种。所谓有源功率因数校正（ActivePowerFactorCorrection,APFC）,是指电源在校正过程中常采用三极管和集成电路。开关电源电路常采用有源功率因数校正。第三部分是功率转换，它是由电子开关和高频变压器来完成的，是把高功率因数的直流电压变换成受到控制的、符合设计要求的高频方波脉冲电压。第四部分是输出电路，用于将高频方波脉冲电压经整流滤波后变成直流电压输出。第五部分是4控制电路，输出电压经过分压、采样后与电路的基准电压进行比较、放大。第六部分是频率振荡发生器，它产生一种高频波段信号，该信号与控制信号叠加进行脉宽调制，达到脉冲宽度可调。有了高频振荡才有电源变换，所以说开关电源的实质是电源变换。1.2开关电源的分类及结构形式目前开关电源的种类很多，从工作性质来分，大体上可分为“硬开关”和“软开关”两种。所谓硬开关，是指电子脉冲、外加控制信号强行对电子开关进行“开”和“关”，而与电子开关自身流过的电流以及两端施加的电压无关。显然，开关在接通和关断期间是有电流、电压存在的，因此，这种工作方式是有损耗的。但是它比其他变换电源的形式简单的多，所以，硬开关在很多地方仍然在应用，如脉宽调制（PulseWidthModulation，PWM）器就属于硬开关。目前很多开关电源都用PWM来控制。另一类叫做软开关，电子开关在零电压下导通，在零电流下关断。可见，电子开关在“零状态”下工作，理论上它的损耗为零，对浪涌电压、脉冲尖峰电压的抑制能力很大，其工作频率可以提高到5MHZ以上，开关电源的重量和体积则可进行更大的改变。为了实现零电压“开”和零电流“关”，我们常采用谐振的方法。从电子理论可知道，谐振就是容抗等于感抗，总的电抗为零，电路中的电流为无穷大。如果正弦波电压加到并联的电感回路上，这时电感上的电压就为无穷大。利用谐振电路可实现正弦波振荡，当振荡到零时，电子开关导通，称之为零电压导通（ZeroVoltageSwitching）。同样，流过电子开关的电流振荡到零时，电子开关关断，称之为零电流关断（ZeroCurrentSwitching）。总之，电子开关具有零电压导通、零电流关断的外部条件，这种变换器称为准谐振变换器。它是在脉宽调制器上附加谐振网