SG3525A車載逆變器設計解析

　隨著經濟水平的提高，汽車正逐漸成為人們的日常交通工具然而，人們隨身攜帶的電子產品，例如手機，卻不能使用汽車上的電源，因此開發一款經濟實用的車載逆變器就成為一種需求。
　　我們采用集成脈寬調制芯片SG3525A為主控芯片，以CD4020B計數器及與非門電路構成分頻分相電路并配以保護電路，實現了逆變器的脈寬調制其在逆變電源工作時的持續輸出功率為100W，并具有輸出過流保護及輸入欠壓保護等功能，可實現電源逆變、電壓穩定、欠壓保護及過流保護等功能。
　　1 系統基本原理
　　本逆變器輸入端為汽車蓄電池（+12V，4.5Ah），輸出端為工頻方波電壓（50Hz，220V）其系統主電路和控制電路框圖如圖1所示，采用了典型的二級變換，即DC/DC變換和DC/AC逆變12V直流電壓通過推挽式變換逆變為高頻方波，經高頻升壓變壓器升壓，再整流濾波得到一個穩定的約320V直流電壓；然后再由橋式變換以方波逆變的方式，將穩定的直流電壓逆變成有效值稍大于220V的方波電壓，以驅動負載為保證系統的可靠運行，分別采集了DC高壓側電壓信號、電流信號及蓄電池電壓信號，送入SG3525A，通過調整驅動脈沖的占空比或關斷脈沖來實現電壓調節、過流保護及欠壓保護等功能。
　　
　　圖1 系統主電路和控制電路框圖
　　2 主要技術參數
　　輸入電壓：DC 12V；
　　輸出電壓：AC 220V±5%，50Hz±2%；
　　額定功率：100W；
　　保護功能：輸入直流極性接反保護，輸入欠壓保護，輸出過流保護
　　3 電路設計
　　3.1 主控芯片SG3525A
　　SG3525A是ST公司生產的脈沖寬度調制器控制集成電路具有集成基準電壓，振蕩器同步，軟啟動時間控制，輸入欠電壓鎖定等功能SG3525A的引腳如圖2所示。
　　
　　圖2 SG3525A引腳分布
　　振蕩頻率的確定：振蕩頻率由三個外部元件RT、CT和RD設置，分別接在6、5、7引腳上振蕩頻率為fOSC=1/CT（0.7RT +3RD），其中，0.7RTCT為定時電容充電時間，3RDCT為定時電容放電時間為了使分頻分相電路取得50Hz振蕩頻率，本設計設定振蕩頻率為 51.2kHz，取CT＝2000pF RT=10kΩ，RD=922Ω。
　　輸出脈寬的調整：PWM脈沖寬度由引腳9和引腳8中電平較低的一端控制芯片內部的誤差放大器U1將電壓反饋信號與基準電壓信號偏差放大后送入比較器U2的反向輸入端，比較器正向輸入端的輸入則來自電容器CT上的鋸齒波，兩者做比較后輸出方波脈沖來控制SG3525A內部輸出功放管的占空比（見圖3）本設計中將8引腳經電容接地，9引腳接DC/DC高壓直流電壓的反饋電壓，由此調整輸出直流電壓的穩定圖3中，U1為SG3525A中的誤差放大器，1、2、9分別為芯片管腳，R1～R7、C1、C2均為外接電阻電容SG3525A的16引腳輸出5V參考電壓電阻R3、R4及U1構成反比例運算器，R4/R3為其靜態放大倍數，其值越大控制精度越高但放大倍數太大將引起振蕩，因此引入C1和R5使誤差放大器成為不完全比例積分控制器，此時靜態誤差放大倍數不變，動態誤差放大倍數減小，既不影響控制精度，又避免過沖引起振蕩。