山东科技大学学士学位论文 逆变电源主要集成芯片外围电路及其功能简介
图4.9 IR2110管脚图 表4.4 IR2110各引脚名称及功能 1.LO（引脚1） 2.COM（引脚2） 3.Vcc（引脚3） 4.Nc（引脚4） 5.Vs（引脚5） 6.VB (引脚6) 低端输出 公共端 低端固定电源电压 空端 高端浮置电源偏移电压 高端浮置电源电压 7.HO（引脚7） 8.Nc（引脚8） 9.VDD（引脚9） 10.HIN（引脚10） 11.SD（引脚11） 12.LIN（引脚12） 13.Vss（引脚13） 14.Nc（引脚14） 高端输出 空端 逻辑电源电压 逻辑高端输入 关断控制端，输入高电平时，IR2110停止输出驱动脉冲 逻辑低端输入 空端 逻辑电路地电位端，其值可以为0V IR2110工作特点：
(1) 具有独立的低端和高端输入通道。
(2) 悬浮电源采用自举电路，其高端工作电压可达500V。 (3) 输出的电源端（脚3）的电压范围为10—20V。
(4) 逻辑电源的输入范围（脚9）5—15V，可方便的与TTL，CMOS电平相匹
配，而且逻辑电源地和功率电源地之间允许有5V的便移量。
(5) 工作频率高，可达500KHz。
(6) 开通、关断延迟小，分别为120ns和94ns。
(7) 图腾柱输出峰值电流2A。
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5 逆变电源单元电路设计
5.1 DC/DC变换电路
直流变换电路由DC/AC和整流滤波电路组成。电路结构如图5.1，Q1和Q2的基极分别接TL494的两个内置晶体管的发射极。中心器件变压器变压器T1，实现电压由12V脉冲电压转变为320V脉冲电压。此脉冲电压经过整流滤波电路变成320V高压直流电压。变压器T1的工作频率选为50KHz左右。
图5.1 直流变换电路图
电路正常时， TL494的两个内置晶体管交替导通，导致图中晶体管Q1、Q2的基极也因此而交替导通，Q3和Q4 也交替导通，这样使变压器工作在推挽状态，Q3和Q4以频率为50KHz交替导通，使变压器的初级输入端有50KHz的交流电。当Q1导通时，场效应管Q3因为栅极无正偏压而截止，而此时Q2截止，导致场效应管Q4栅极有正偏压而导通。当Q1导通时，Q2截止，场效应管Q3因为栅极无正偏压而截止，而此时Q2截止，导致场效应管Q4栅极有正偏压而导通。且交替导通时其峰值电压为12V，即产生了12V/50KHz的交流电。极性电容C3滤去12V直流中的交流成分，降低输入干扰[13]。滤波电容C1可取为2200uF。整流滤波电路由四只整流二极管和一个滤波电容组
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成。四只整流二极管D3～D6接成电桥的形式，称单相桥式整流电路。在桥式整流电路中，电容C4滤去了电路中的交流成分，此处滤波取值为10uF。 图中的推挽场效应管Q3，Q4在工作时会通过大电流，经过计算电流约为19A，故场效应管的型号选择IRF650A.其最大耐压值为200V，电流为32A，满足要求。
5.2 DC/AC变换电路
图5.2 DC/AC转换电路图
DC/AC电路结构如图5.2所示，该变换电路为全桥桥式电路。电路中各输入输出波形如图5.3所示：由集成芯片ICL8038产生的50Hz正弦波一路输入SG3525A内部与锯齿波比较产生两路互补的正弦波调宽脉冲分别由SG3525A的高输出端和低输出端输出。其高端和低端输出的两列波形图5.3（a）中的VAN和VBN。如果将此脉冲直接输入驱动芯片来驱动全桥电路，如在正弦波的前半个周期，驱动脉冲会使电路中的Q5和Q8两个场效应管在前半个周期内的绝大多数时间处于导通。经过滤波后输出为220V的工频正弦波的前半个周期[14]。但是在Q5和Q8关断的很短时间内，另一路会输入一系列时间极短的电平脉冲，这些脉冲会使Q6和Q7瞬间导通，这样可能会在输出端输出一列相位相反的尖峰脉冲，会影响输出的正弦波。因而在本次设计中，SG3525A输出的调宽脉冲并不直接用来驱动全桥电路。而是分别输入
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两个与门的一个输入端。由ICL8038产生的正弦波经相应处理后转化为两列相位互补的50Hz方波，如图5.3（b）所示这两列方波信号分别输入两个与门电路的另一个输入端，经过相与后可以去掉SG3525A输出的调宽波的半个周期的瞬间方波脉冲，如图5.3（c）所示，这样可以使避免输出的正弦波形中的杂波干扰，使得输出波形更加完整。
（a）
FB1 FB2 HO LO
（b）
（c）
图5.3正弦波脉冲调宽波形图
在逆变电源中，场效应管应当能承受320V的直流高压电，考虑到电压波动以及一定的裕量，场效应管的电压参数应大于400V,参照场效应管的参数表，故选用型号为IRF820A的场效应管。其耐压值为500V,最大电流为2.5A。足以满足逆变电源320V以及最大电流1A的要求。
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5.3 输入过压保护电路
电源输入过压保护电路如图5.4所示：VCC为电源电压，VCC通过R1和R2产生一个分压，该分压加到脉冲产生芯片TL494的引脚1，即误差放大器同向输入端，引脚2为反相输入端，电路正常情况下2脚电压应略高于1脚电压才能保证误差比较器I的输出为低电平，才能使芯片内两个三极管正常工作。由于引脚2与基准电压输出端14脚相连，则引脚2的电压为基准电压5V。但是当输入电压过高超过15V时，1脚处的电压则会高于5V，即高于2脚的电压，则误差放大器Ⅰ输出高电平，则TL494停止工作，从而实现过压保护。
图5.4 输入过压保护电路
5.4 输入欠压保护电路
欠压保护电路如图5.5所示，它监测蓄电池的电压状况，如果蓄电池电压低于预设的10.8V，保护电路开始工作，使控制器SG3525A的脚10关断端输出高电平，停止驱动信号输出。
图5.5中运算放大器的正向输入端的电压由R1和R3分压得到，而反向输入端的电压由稳压管箝位在＋9V，正常工作的时候，由三极管V导通，IR2110输出驱动信号，驱动晶闸管正常工作，实现逆变电源的设计[15]。当蓄电池的电压下降超过预定值后，运算放大器开始工作，输出跳转为负，同时三级管V截止，向SG3525A的SD端输出高电平，封锁IR2110的输出驱动
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