目 录
第1章 绪论 1
第2章 系统方案确定 2
2.1 设计内容与要求 2
2.2 系统方案选择 2
2.2.1 DC-AC变换器的方案论证与选择 2
2.3 系统分析 3
3.1 输入单元 4
3.2 逆变单元 4
3.4 整流滤波电路 5
3.5 主电路保护电路 6
第4章 主电路设计及计算 7
4.1 主电路结构及工作原理 7
4.1.1 逆变电路的输出波形分析 8
4.2 主电路参数设计 9
4.2.2 高频变压器计算 9
4.3 保护电路 11
第5章 控制电路设计与分析 12
5.1 控制核心芯片SG3525 12
5.1.1 引脚功能及特点简介 12
5.1.2 SG3525工作原理 13
5.2 SG3525参数设计及管脚功能 14
5.2.1 SG3525参数设计 14
5.3 本系统的SPWM波形的实现 15
5.3.1 SPWM波的原理 15
5.3.2 正弦波的产生 16
5.3.3 SPWM波的产生 16
5.4各波形上机调试图 17
第6章 总结与体会 18
附录：整体原理图 19
参考文献 20
第1章 绪论
电源是电子设备的动力部分,是一种通用性很强的电子产品。它在各个行业及日常生活中得到了广泛的应用，其质量的好坏极大地影响着电子设备的可靠性,其转换效率的高低和带负载能力的强弱直接关系着它的应用范围。
随着逆变电源有着广泛的用途，它可用于各类交通工具，如汽车、各类舰船以及飞行器，在太阳能及风能发电领域，逆变器有着不可替代的作用。电力控制系统的可靠程度是电力系统和设备可靠、高效运行的保证，而电力控制系统必须具备安全可靠的控制电源。
逆变电源技术是电力电子技术的重要组成部分，逆变电源就是将直流电能转换成交流电能变换装置。
在逆变电源的发展方向上，小型化、高效高频化、高性能化、模块化是其所追求的目标。本文所介绍的逆变电源电路主要采用集成化芯片,使得电路结构简单、性能稳定、成本较低。因此,这种电路是一种控制简单、可靠性较高、性能较好的电路。
第2章 系统方案确定
2.1 设计内容与要求
有固定直流电源，通过功率变换（高频逆变）得到20~50KHz的高频交流，再经高频整流与滤波，得到所需的直流。
电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：工频整流滤波、功率变换（高频逆变）、高频整流滤波。控制电路主要环节：脉冲发生电路、脉宽调制PWM、电压电流检测单元、驱动电路。
功率变换电路中的高频开关器件采用IGBT音圈电机模组或MOSFET。
脉宽调制信号由专用集成芯片SG3525产生。
2.2 系统方案选择
2.2.1 DC-AC变换器的方案论证与选择
方案一：半桥式DC-AC变换器。在驱动电压的轮流开关作用下,半桥电路两只晶体管交替导通和截止,它们在变压器T原边产生高压开关脉冲,从而在副边感应出交变的方波脉冲,实现功率转换。半桥电路输入电压只有一半加在变压器一次侧，这导致电流峰值增加，因此半桥电路只在500W或更低输出功率场合下使用，同时它具有抗不平衡能力，从而得到广泛应用。
方案二：全桥DC-AC变换器。全桥电路中互为对角的两个开关同时导通，而同一侧半桥上下两开关交替导通，将直流电压成幅值为的交流电压，加在变压器一次侧。改变开关的占空比，也就改变了输出电压。
方案三：推挽逆变器。其主电路开关管采用MOSFET管，具有开关频率高，驱动电路简单，系统频率较高的特点。此电路中，两个开关管的信号是共地的，可简化驱动电路。当开关其间VT1，VT2轮流导通，在匝数为N11,N12的绕组两端分别形成相位相反的交流电压，再经推挽变压器升压后，在绕组N2上形成的是等高不等宽的矩形波。
2.3 系统分析
根据系统设计课题给出的要求得出系统总体框图如图2-1。
设计中主电路采用电气隔离、DC-AC-DC的技术，控制部分采用PWM（脉宽调制）技术，利用对逆变原件电力MOSFET的驱动脉冲控制，使输出获得所需电源。其基本原理结构图如2.1
第3章 单元电路设计
3.1 输入单元
本设计的输入部分是固定的直流电压，如果是比较波动的直流，则需加电容滤波电路或者稳压，输入回路的作用主要是保证其输出是直流电。如图3-1固定直流电压的输入。
图3-1固定直流电压输入
3.2 逆变单元
这部分电路是逆变电源的主体，主要由开关器件组成，用以实现DC-AC变换，其变换形式有多种，本系统将采用一款推挽(图3-2)逆变形式。
图3-2推挽逆变电路
3.3 高频逆变及正弦交流输出
高频变压器应根据系统具体参数进行专门设计(集成电路测试见第4章变压器计算部分)。输出部分经过电感、电容滤波成平滑的正弦波，高频变压器及其二次侧电路滤波如图3-3
图3-3高频逆变及正弦交流输出单元
3.4 整流滤波电路
此电路是把平滑的正弦波整流成所需直流，采用的是桥式，LC滤波电路。
图3-4整流滤波电路
3.5 主电路保护电路
本系统控制电路部分采用的控制核心SG3525自身具备欠压保护功能，即当输入电压降低到一定程度(其最低工作电压为8V)时，自动锁定PWM输出，即停止功率变换以达到欠压保护，防止由于电压的降低对电路的损坏。过流和短路保护是通过在输出端接入自动恢复开关，其功能是自动恢复电阻，优点是降低了保护电路的复杂程度，缩短了系统研发时间。 此外，SG3525还有欠压锁定电路，闭锁控制电路，软起动电路。本电路不须使用闭锁控制和软起动。
第4章 主电路设计及计算
4.1 主电路结构及工作原理
逆变电源主电路如图4-1
（a）
图4-1逆变电源主电路图
本设计直接输入电压，然后经过推挽式变成交流电，最后通过桥式整流进行整流，再经过LC滤波变成所需的直流电。
图(a)中开关管Q1, Q2 选用MOSFET , 因为它是电压驱动全控型器件,具有驱动电路简单、驱动功率小、开关速度快及安全工作区大等优点。
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推挽式逆变电路一个桥臂由开关管Q1,Q2 组成,。高频变压器初级端接在Q1, Q2 的漏极端, 推挽电路是两不同极性晶体管输出电路无输出变压器（有OTL、OCL等）。是两个参数相同的功率BJT 管或MOSFET管，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务。电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小效率高。推挽输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。此电路中，两个开关管的信号是共地的，可简化驱动电路。推挽变压器N11:N12:N2为1:1:3按图1中所示的同名端接线。当开关其间Q1，Q2轮流导通，在匝数为N11,N12的绕组两端分别形成相位相反的交流电压，再经推挽变压器升压后，在绕组N2上形成了的等高不等宽的矩形波。
4.1.1 逆变电路的输出波形分析
本设计由专门的集成脉宽调制器SG3525控制的单相正弦波逆变电源电路，其SG525芯片的内容在第5章介绍，所以从理想状态分析，各
部分电路相应的波形如4-2所示。
图4-2波形分析图
4.2 主电路参数设计
根据系统所给参数计算并选择元器件。
4.2.1 开关晶体管Q揉棉机的选择
由图4-1(a)可知，晶体管Q1、Q2所承受的最大电压为Vi(max)。通常选择时，对管子的电压要有一定的裕量，因此，取其工作电压为80%的额定电压值，即
Vi(max) = 0.80Vceq ………………………(式 4-1)
得出下载机 Vceq = Vi(max) /0.8 = 311/0.8 = 390V
选用IRF712，最高工作电压为400V，最高电流1.5A，功耗为融合蛋白分离纯化36W，适合系统开关电源的要求。
4.2.2 高频变压器计算
1)设定开关频率：开关频率对电源的体积、重量等影响很大。开关频率越高, 变压器磁芯就会选得更小, 输出滤波电感和电容体积也会减小, 但开关损耗增加, 效率下降, 散热器体积加大。综合考虑两方面, 设定其工作频率为f s = 50kH z。
