基于LM25037的車載逆變器設(shè)計方案

　　摘 要：本文介紹了一種基于電壓前饋型控制芯片LM25037 的車載逆變器設(shè)計方案，闡述了電路的基本結(jié)構(gòu)、控制方案。由于整流輸出無濾波電感，采用變壓器加入適當(dāng)?shù)臍庀兑越档?a href="http://www.ttokpm.com/tags/電流/" target="_blank">電流峰值，同時設(shè)計了RCD 緩沖電路，實(shí)現(xiàn)了開關(guān)管的零電壓開通，提高了系統(tǒng)效率。并制作了試驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了+12VDC 輸入，220V/50Hz AC 輸出。

　　1. 引言

　　隨著汽車的日漸普及，一些220V/50Hz AC 作為輸入的電器設(shè)備，不能直接用在以12VDC 蓄電池供電的汽車上，這樣就大大限制了這些電器的使用范圍，給人們的生活帶了諸多的不便。因此，開發(fā)一款經(jīng)濟(jì)實(shí)用車載逆變電源成為一種需求。車載電源作為各種電子產(chǎn)品的供電設(shè)備，其質(zhì)量的好壞極大地影響著電子設(shè)備的可靠性，其轉(zhuǎn)換效率的高低和帶負(fù)載能力的強(qiáng)弱直接關(guān)系著它的應(yīng)用范圍。目前車載逆變器通常采用DC/DC 高頻升壓部分和DC/AC 逆變兩級控制，其中DC/AC 逆變有SPWM 逆變和方波逆變兩種。前者輸出電壓低次諧波含量少，輸出濾波器體積小，但是控制復(fù)雜，整機(jī)效率較低；后者輸出電壓低次諧波含量高，輸出濾波器體積較大，控制簡單可靠，效率較高。

　　本文介紹了一種基于控制芯片 LM25037 的車載逆變器的設(shè)計。其主要參數(shù)如下：

　　輸入電壓：9.6~16.2VDC

　　輸出電壓：220V（±5V）50Hz（±0.5%）AC

　　輸出功率：150W

　　2.電路的基本結(jié)構(gòu)

　　本逆變電源輸入端為蓄電池（+12V，容量90A·h），輸出端為工頻方波電壓（50Hz，220V）。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示。目前，構(gòu)成DC/AC 逆變的新技術(shù)很多，但是考慮到控制的復(fù)雜性、成本以及可靠性，本電源仍然采用典型的二級變換，即DC/DC變換和DC/AC 逆變。首先由DC/DC 變換將DC12V 電壓逆變?yōu)楦哳l方波，經(jīng)高頻變壓器升壓，再整流濾波得到一個穩(wěn)定的約310V直流電壓；然后再由DC/AC變換以方波逆變的方式，將穩(wěn)定的直流電壓逆變成有效值稍大于220V的方波電壓；再經(jīng)LC工頻濾波得到有效值為220V的50Hz 交流電壓，以驅(qū)動負(fù)載。

　　圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

　　3.電路設(shè)計

　　3.1 DC/DC 變換器設(shè)計

　　由于變壓器原邊電壓較低，為了提高變壓器的利用率采用推挽電路，中心抽頭接蓄電池，兩端接Q1，Q2開關(guān)管交替工作，提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。推挽電路使用較少的開關(guān)器件，減小變壓器體積，提高了輸出功率。

　　3.1.1 控制芯片介紹

　　DC/DC 變換器采用的是美國國家半導(dǎo)體公司（NSC）針對車載便攜式電源系開發(fā)的16 腳的控制芯片LM25037，該芯片具有一下幾個方面的特點(diǎn)：采用電壓模式控制；內(nèi)部集成了75V 的啟動偏置調(diào)節(jié)器；產(chǎn)生前饋的PWM 鋸齒波；具有遲滯特性的可編程欠壓保護(hù)功能；帶有延時的定時器雙重模式的過流保護(hù)功能及保護(hù)后定時重啟且重啟時間由用戶設(shè)定；可編程的最大占空比和軟啟動；內(nèi)部集成了高精度的誤差放大器和過流比較器，具有外同步等功能；兩路交替輸出的驅(qū)動信號，適合于推挽、全橋和半橋等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中。芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

　　圖 2 LM25037 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖