非常简单但高度复杂的修正正弦波逆变器电路。PWM IC TL494 的使用不仅使设计的部件数量极其经济,而且高效且准确。
使用 TL494 进行设计
IC TL494 是一款专用 PWM IC,其设计非常适合需要基于 PWM 的精确输出的所有类型的电路。
该芯片内置了生成精确 PWM 所需的所有功能,这些功能可根据用户应用规范进行定制。
在这里,我们讨论一种基于通用 PWM 的修正正弦波逆变器电路,该电路集成了 IC TL494,用于所需的高级 PWM 处理。
参考上图,可以通过以下几点来了解实现 PWM 逆变器操作的 IC 的各种引脚功能:
IC TL494 的引脚排列功能
引脚 #10 和引脚 #9 是 IC 的两个输出,它们被布置为串联或图腾柱配置工作,这意味着两个引脚永远不会一起变为正电压,而是会从正电压交替振荡到零电压,即当引脚#10 为正极,引脚#9 将读取零伏,反之亦然。
通过将引脚 #13 与引脚 #14 连接,使 IC 能够产生上述图腾柱输出,引脚 #14 是 IC 设置为 +5V 的参考电压输出引脚。
因此,只要 13 号引脚配备了 +5V 基准,它就允许 IC 产生交替开关输出,但如果 13 号引脚接地,则 IC 的输出被迫以并行模式(单端模式)切换,这意味着两个输出引脚 10/9 将开始一起切换,而不是交替切换。
IC 的引脚 12 是 IC 的电源引脚,可以看到它通过一个 10 欧姆电阻器连接到电池,该电阻器可以滤除 IC 任何可能的尖峰或开关浪涌。
引脚 #7 是 IC 的主接地,而引脚 #4 和引脚 #16 出于某些特定目的而接地。
Pin#4 是 IC 的 DTC 或死区时间控制引脚,它决定 IC 两个输出的死区时间或开关 ON 周期之间的间隙。
默认情况下,它必须接地,以便 IC 生成“死区时间”的最小周期,但是为了实现更高的死区时间周期,可以为该引脚提供 0 至 3.3V 的外部变化电压,从而允许线性死区时间从 0% 到 100% 可控。
Pin#5 和 pin#6 是 IC 的频率引脚,必须与外部 Rt、Ct(电阻器、电容器)网络连接,以设置 IC 输出引脚的所需频率。
可以改变两者中的任何一个来调整所需的频率,在所提出的 PWM 改进逆变器电路中,我们采用可变电阻器来实现相同的功能。用户可以根据要求在 IC 的引脚 9/10 上进行调整,以实现 50Hz 或 60Hz 频率。
IC TL 494 具有内部设置为误差放大器的双运算放大器网络,其定位是根据应用规范来校正和调整输出开关占空比或 PWM,以便输出产生准确的 PWM 并确保完美的 RMS 定制输出级。
误差放大器功能
误差放大器的输入配置为一个误差放大器的引脚 15 和引脚 16,以及第二个误差放大器的引脚 1 和引脚 2。
通常,只有一个误差放大器用于自动 PWM 设置,而另一个误差放大器保持休眠状态。
从图中可以看出,通过将同相引脚 16 接地并通过引脚 14 将反相引脚 15 连接到 +5V,可以使引脚 15 和引脚 16 输入的误差放大器处于非活动状态。
因此,在内部,与上述引脚相关的误差放大器保持不活动状态。
然而,以引脚 1 和引脚 2 作为输入的误差放大器在这里有效地用于 PWM 校正实现。
该图显示,误差放大器的同相输入引脚 1 通过使用电位器的可调分压器连接到 5V 参考引脚 #14。
反相输入与IC的引脚3(反馈引脚)连接,该引脚实际上是误差放大器的输出,并使IC的引脚1形成反馈环路。
上述 pin1/2/3 配置允许通过调整 pin#1 电位器来准确设置输出 PWM。
这就是所讨论的使用 IC TL494 的改进正弦波逆变器的主要引脚排列实施指南。
逆变器的输出功率级
现在,对于输出功率级,我们可以想象正在使用的几个 MOSFET,由缓冲器 BJT 推挽级驱动。
BJT 级通过为 MOSFET 提供最小的杂散电感问题以及 FET 内部电容的快速放电,确保为 MOSFET 提供理想的开关平台。串联栅极电阻器可防止任何试图进入 FET 的瞬变,从而确保操作完全安全且高效。
MOSFET 漏极与电源变压器连接,如果逆变器电池额定电压为 12V,电源变压器可以是普通铁芯变压器,初级配置为 9-0-9V,次级可以根据用户国家规格为 220V 或 120V 。
逆变器的功率基本上由变压器瓦数和电池AH容量决定,可以根据个人选择改变这些参数。
使用铁氧体变压器
为了制作紧凑型 PWM 正弦波逆变器,可以用铁氧体磁芯变压器代替铁芯变压器。其缠绕细节如下:
采用超级漆包铜线:
主要:缠绕 5 x 5 匝中心抽头,使用 4 毫米(两根 2 毫米线平行缠绕)
次级:缠绕 200 至 300 圈 0.5 毫米
磁芯:任何能够舒适地容纳这些绕组的合适的 EE 磁芯。
TL494全桥逆变电路
以下设计可用于使用 IC TL 494 制作全桥或 H 桥逆变器电路。
可以看出,p沟道和n沟道MOSFET的组合用于创建全桥网络,这使得事情变得相当简单,并且避免了复杂的自举电容器网络,而复杂的自举电容器网络通常对于仅具有n沟道MOSFET的全桥逆变器来说是必需的。
然而,在高侧采用 p 沟道 MOSFET,在低侧采用 n 沟道 MOSFET,使得设计容易出现击穿问题。
为了避免击穿,必须使用 IC TL 494 确保足够的死区时间,从而防止出现这种情况的任何可能性。
IC 4093 门用于保证全桥导通两侧的完美隔离,以及变压器初级的正确切换。仿真结果
TL494 带反馈逆变器
下图显示了使用 IC TL494 的非常简单但准确且稳定的逆变器电路。
该逆变器包括一个用于自动输出电压校正的反馈控制系统,应用于 IC 的误差放大器引脚 1。
可以适当调整 100k 预设值,以设置所需的恒定输出电压限制。
所示变压器是铁氧体磁芯变压器,因此 IC 将频率设置为非常高的水平。不过,您可以轻松使用基于铁芯的变压器,并将频率降低至 50 Hz 或 60 Hz,以实现 120 V 输出。
审核编辑:汤梓红
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