車載便攜式SPWM逆變器設(shè)計(jì)

　目前，汽車普及率日益升高，車載逆變器將汽車點(diǎn)煙器輸出12 V DC轉(zhuǎn)換成220 V/50 Hz交流電，供一般的電器產(chǎn)品使用。車載逆變器作為一種移動(dòng)中使用的電源轉(zhuǎn)換器，為人們外出工作或旅游提供了很大的便利，具有廣闊的市場(chǎng)前景。汽車上使用的電器多為商用或一般生活用，如車用冰箱、筆記本電腦、手機(jī)充電器、汽車DVD等，有些設(shè)備方波逆變不能滿足其供電要求，如車用冰箱，必須要50 Hz的正弦波才能正常工作，因此車載正弦波逆變電源成為一種趨勢(shì)。
　　本文介紹的基于LM25037的高效便攜式車載逆變電源的主要參數(shù)為：輸入電壓9.6～16.2 V DC；輸出電壓220 V（±10 V）50 Hz（±0.5%） AC；輸出功率500 W。
　　系統(tǒng)基本原理
　　系統(tǒng)輸入為12 V DC蓄電池，輸出為220 V/50 Hz。采用如圖1所示的典型二級(jí)結(jié)構(gòu)DC/DC高頻升壓和DC/AC低頻逆變。首先，DC/DC變換器將蓄電池12 V DC升高至360 V；然后全橋SPWM逆變將直流電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成有效值為220 V/50 Hz方波，供負(fù)載使用。
　　
　　DC/DC電路設(shè)計(jì)
　　對(duì)于高壓輸出場(chǎng)合，從安全角度考慮，一般采用變壓器隔離型結(jié)構(gòu)。推挽正激變換器具有推挽變換器和正激變換器的優(yōu)點(diǎn)， 變壓器雙向勵(lì)磁，磁芯利用率高，加入箝位電容后能夠有效地抑制開關(guān)管的電壓尖峰及變壓器偏磁問(wèn)題，并且無(wú)需磁復(fù)位電路，在輸入低壓大電流的場(chǎng)合具有一定的應(yīng)用價(jià)值［1，2］。本系統(tǒng)輸入電壓9.6～16 V DC，滿載時(shí)輸入電流50 A左右，單個(gè)推挽正激變換器難以實(shí)現(xiàn)較高的效率。因此，本系統(tǒng)采用了如圖2所示的組合式推挽正激變換器，即輸入側(cè)并聯(lián)輸出側(cè)串聯(lián)IPOS。IPOS結(jié)構(gòu)有如下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：原邊開關(guān)電流應(yīng)力減?。?個(gè)變換器采用交錯(cuò)并聯(lián)控制方式，減小輸入電流紋波；輸出側(cè)串聯(lián)結(jié)構(gòu)減小了輸出整流二極管電壓應(yīng)力［3］。輸出側(cè)加入?yún)⒖嘉墨I(xiàn)［1］提出的雙CDD吸收電路有效的抑制了整流二極管反向恢復(fù)引起的電壓尖峰，便于選取額定電壓較低的二極管，減小導(dǎo)通損耗。
　　
　　DC/DC控制電路采用美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司針對(duì)車載電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的芯片LM25037，該芯片具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：（1）寬范圍輸入工作電壓5.5 V～75 V；（2）可采用電壓前饋模式或峰值電流模式控制；（3）內(nèi)部集成前饋PWM鋸齒波發(fā)生器；（4）具有可編程的遲滯欠壓保護(hù)和死區(qū)時(shí)間功能；（5）帶有延時(shí)的定時(shí)器雙重模式的過(guò)流保護(hù)功能；（6）可編程的最大占空比和軟啟動(dòng)；（7）內(nèi)部集成了高精度的誤差放大器和過(guò)流比較器，具有外同步等功能；（8）2路交替輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，適合于推挽、全橋和半橋等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)［4］。
　　DC/DC變換器采用Common-duty ratio控制，通過(guò)閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制模塊2的輸出電壓穩(wěn)定在180 V。利用十進(jìn)制的CD4017分頻器對(duì)1 MHz的輸入信號(hào)分頻，得到相差1/4T s的2個(gè)時(shí)鐘信號(hào)作為2片LM25037的外同步信號(hào)，模塊2輸出電壓誤差PI調(diào)節(jié)后信號(hào)作為2片控制芯片COMP端給定，實(shí)現(xiàn)2個(gè)模塊的交錯(cuò)并聯(lián)。