LM25037車載逆變器設計方案

本文介紹了一種基于電壓前饋型控制芯片LM25037的車載逆變器設計方案，闡述了電路的基本結構、控制方案。由于整流輸出無濾波電感，采用變壓器加入適當?shù)臍庀兑越档碗娏鞣逯担瑫r設計了RCD緩沖電路，實現(xiàn)了開關管的零電壓開通，提高了系統(tǒng)效率。并制作了試驗樣機進行了驗證，實現(xiàn)了+12VDC輸入，220V/50HzAC輸出。

1.引言

隨著汽車的日漸普及，一些220V/50HzAC作為輸入的電器設備，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)濟實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)品的供電設備，其質(zhì)量的好壞極大地影響著電子設備的可靠性，其轉(zhuǎn)換效率的高低和帶負載能力的強弱直接關系著它的應用范圍。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，但是控制復雜，整機效率較低；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.電路的基本結構

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）。其結構框圖如圖1所示。目前，構成DC/AC逆變的新技術很多，但是考慮到控制的復雜性、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)動負載。

圖1系統(tǒng)結構示意圖

3.電路設計

3.1DC/DC變換器設計

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：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功能；帶有延時的定時器雙重模式的過流保護功能及保護后定時重啟且重啟時間由用戶設定；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、全橋和半橋等拓撲結構中。芯片的內(nèi)部結構如圖2所示。

圖2LM25037的內(nèi)部結構圖