一、 设计的基本要求
在一些交通运载、野外测控、可移动武器装 备 、工程修理车等设备中都配有不同规格的电 源。通常这些设备工作空间狭小，环境恶劣，干扰 大。因此对电源的设计要求也很高，除了具有良好的电气性能外，还必须具备体积小、重量轻、成本 低、可靠性高、抗干扰强等特点。针对某种移动设 备的特定要求，研制了一种简单实用的车载正弦 波逆变电源，采用 SPWM工作模式，以最简单的硬 件配置和最通用的器件构成整个电路。实验证明， 该电源具有电路简单、成本低、可靠性高等特点， 满足了实际要求。车载逆变器（电源转换器、 Power Inverter ）是一种能够将 DC12V 直流电转换为和市电相同的 AC220V 交流电，供一般电器使用，是一种方便的车用电源转换器。车载电源逆变器在国外市场受到普遍欢迎。在国外因汽车的普及率较高，外出工作或外出旅游即可用逆变器连接蓄电池带动电器及各种工具工作。中国进入 WTO 后，国内市场私人交通工具越来越多，因此，车载逆变器电源作为在移动中使用的直流变交流的转换器，会给你的生活带来很多的方便，是一种常备的车用汽车电子装具用品。通过点烟器输出的车载逆变器可以是 20W 、 40W 、 80W 、 120W 直到 150W ，功率规格的。再大一些功率逆变电源200W，300W，400W，500W，600W，700W，800W，1000W，1500W要通过连接线接到电瓶上。设计汽车逆变电源，提出了一种低成本的方波逆变电源的基本原理及制作方法；介绍了驱动电路芯片 SG3524 和 IR2110的使 用；设计驱动和保护电路；给出输出电压波形的实验结果
本文阐述了要求非常高的车载电源的设计及实验过程中的一些特殊问题的解决措施，提出了一些新颖的观点 。这些观点对以后的电源设计有一定的借鉴作用 。
二、 总体方案的确定
1、总体介绍：
电源是电子设备的动力部分,是一种通用性很强的电子产品。它在各个行业及日常生活中得到了广泛的应用，其质量的好坏极大地影响着电子设备的可靠性,其转换效率的高低和带负载能力的强弱直接关系着它的应用范围。方波逆变是一种低成本，极为简单的变换方式，它适用于各种整流负载，但是对于变压器的负载的适应不是很好，有较大的噪声。在逆变电源的发展方向上，轻量、小型、高效是其所追求的目标。本文所介绍的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。因此,这种电路是一种控制简单、可靠性较高、性能较好的电路。整个逆变电源也因此具有较高的性价比和市场竞争力。要选择专业的正规的工厂生产或经销代理的车载逆变器产品。在国内有些用户为图方便将一些 DC 直流电器如：手机充电器、笔记本电脑等在车上不使用自身配的 220V 电源而配上简易转接器直接插到点烟器上，这样是不对的，汽车的电瓶电压不稳，直接取电可能会烧毁电器很不安全而且会大大影响电器使用寿命，因为原厂家供应的 220V 电源是厂家专为其电器设计的，有极好的稳定性。 另外，在购买时要查看车载逆变器是否有各种保护功能，这样才能保证电瓶和外接电器的安全。还要注意车用逆变器的波形，方波的转换器会造成供电不稳定，可能损伤所使用的电器，所以最好选正弦波或修正正弦波形的最新型的车载逆变器。达到性能要求：
2、经济性好：
通过把12V的蓄电池电源转换为工频使用电源，用于车载内部的电器，是一种简单，廉价的方式。主电路设计中采用了简单的全桥逆变电路，过压过流保护电路，以及几款简单的芯片。经济性能良好，使用方便。就本系统的性能稳定性而言，由于未设计复杂的电路进行干扰的情况。并且输出稳定，价格优良，是一款性价比很高的系统。
三、 具体电路设计
本文依据逆变电源的基本原理，利用对现有资料的分析推导,提出了一种方波逆变器的制作方法并加以调试。
1 、系统基本原理
本逆变电源输入端为蓄电池（＋12V，容量90A·h），输出端为工频方波电压（50Hz，220V）。其结构框图如图1所示。
如上面的结构框图图1所示：主要包括了DC-AC高频升压逆变转换模块、AC-DC整流模块、逆变桥逆变、欠压保护、过流保护等部分组成，功能完整，结构紧凑。
目前，构成DC/AC逆变的新技术很多，但是考虑到具体的使用条件和成本以及可靠性，本电源仍然采用典型的二级变换，即DC/DC变换和DC/AC逆变。首先由DC/DC变换将DC12V电压逆变为高频方波，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DC/AC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；再经LC工频滤波得到有效值为220V的50Hz交流电压，以驱动负载。
2、 DC/DC变换
由于变压器原边电压比较低,为了提高变压器的利用率,降低成本,DC/DC变换如图2所示，采用推挽式电路，原边中心抽头接蓄电池，两端用开关管控制，交替工作，可以提高转换效率。而推挽式电路用的开关器件少,双端工作的变压器的体积比较小,可提高占空比,增大输出功率。
双端工作的方波逆变变压器的铁心面积乘积公式
AeAc=Po(1＋η)/(ηDKjfKeKcBm) （1）
式中
Ae(m2)为铁心横截面积；
Ac(m2)为铁心的窗口面积；
Po为变压器的输出功率；
η为转换效率；
δ为占空比；
K是波形系数；
j(A/m2)为导线的平均电流密度；
f为逆变频率；
Ke为铁心截面的有效系数；
Kc为铁心的窗口利用系数；
Bm为最大磁通量。
变压器原边的开关管S1和S2各采用IRF32055只并联，之所以并联，主要是因为在逆变电源接入负载时，变压器原边的电流相对较大，并联可以分流，可有效地减少开关管的功耗，不至于造成损坏PWM控制电路芯片SG3524，是一种电压型开关电源集成控制器,具有输出限流,开关频率可调,误差放大,脉宽调制比较器和关断电路,其产生PWM方波所需的外围线路很简单。当脚11与脚14并联使用时,输出脉冲的占空比为0～95％,脉冲频率等于振荡器频率的1/2。当脚10（关断端）加高电平时,可实现对输出脉冲的封锁,与外电路适当连接,则可以实现欠压、过流保护功能。利用SG3524内部自带的运算放大器调节其输出的驱动波形的占空比D，使D>50％，然后经过CD4011反向后，得到对管的驱动波形的D<50％，这样可以保证两组开关管驱动时，有共同的死区时间
3、 DC/AC变换
如图3所示，DC/AC变换采用单相输出，全桥逆变形式，为减小逆变电源的体积，降低成本，输出使用工频LC滤波。由4个IRF740构成桥式逆变电路，IRF740最高耐压400V，电流10A，功耗125W，利用半桥驱动器IR2110提供驱动信号，其输入波形由SG3524提供，同理可调节该SG3524的输出驱动波形的D<50％，保证逆变的驱动方波有共同的死区时间。
IR2110是IR公司生产的大功率MOSFET和IGBT专用驱动集成电路，可以实现对MOSFET和IGBT的最优驱动，同时还具有快速完整的保护功能，因而它可以提高控制系统的可靠性，减少电路的复杂程度。
IR2110的内部结构和工作原理框图如图4所示。图中HIN和LIN为逆变桥中同一桥臂上下两个功率MOS的驱动脉冲信号输入端。SD为保护信号输入端，当该脚接高电平时，IR2110的输出信号全被封锁，其对应的输出端恒为低电平；而当该脚接低电平时，IR2110的输出信号跟随HIN和LIN而变化，在实际电路里，该端接用户的保护电路的输出。HO和LO是两路驱动信号输出端，驱动同一桥臂的MOSFET
IR2110的自举电容选择不好，容易造成芯片损坏或不能正常工作。VB和VS之间的电容为自举电容。自举电容电压达到8.3V以上，才能够正常工作，要么采用小容量电容，以提高充电电压，要么直接在VB和VS之间提供10～20V的隔离电源，本电路采用了1μF的自举电容。 为了减少输出谐波，逆变器DC/AC部分一般都采用双极性调制，即逆变桥的对管是高频互补通和关断的。
逆变桥部分，采用IGBT作为功率开关管。由于IGBT寄生电容和线路寄生电感的存在，同一桥臂的开关管在开关工作时相互会产生干扰，这种干扰主要体现在开关管门极上。以上管开通对下管门极产生的干扰为例，实际驱动电路及其等效电路如图3所示。实际电路中，IR2110的输出推挽电路,这个电压尖刺幅值随母线电压ＶＢＵＳ和负载电流的增大而增大，可能达到足以导致Ｔ２瞬间误导通的幅值，这时桥臂就会形成直通，造成电路烧毁。
本文关键字：逆变电源 不间断电源-逆变器技术，电源动力技术 - 不间断电源-逆变器技术
