车载电源的研究与设计

车载电源的研究与设计(论文13000字)
摘 要
本文介绍一种利用率高，安全性能好的车载逆变电源，可以将输入的12V汽车点烟器直流电源转换为供手机等日常电子产品用电的220V/50Hz的工频交流电。我们使用两级拓扑结构完成逆变电源的设计，前级的升压电路采用推挽拓扑结构，将12V的直流电压提高到350V左右，后级的逆变电路采用全桥逆变的拓扑结构，将幅值为350V的直流电压变成幅值为220V频率为50Hz的交流电压。
在DC-DC升压电路中，以TL494芯片作为前级推挽的驱动芯片，通过推挽电路以及高频变压器获取了稳定的方波电压，再经二极管不控整流获取了稳定的直流母线电压，为后级逆变提供了稳定的直流源。而后级的DC-AC，在分析了各种拓扑后，最终选取了全桥逆变。通过TMS320F28335实现对开关管的单极性控制。通过全桥逆变把直流变为需要的220V/50Hz交流电压。同时为了设计的实用性与安全性，还需要为系统设计一系列保护电路、采样电路、电源电路等。
为了验证该想法的正确性，通过Altium Designer09设计了原理图和PCB图，最终，通过实验验证该设计的合理性与可使用性。
关键词：逆变电源  正弦脉宽调  PI控制  双向DC/DC变换器

Research and design of vehicle power supply
Abstract
This paper introduces a design method of vehicle inverter with high utilization rate and good safety performance. It can convert the DC power supply of the imported 12V car lighter to the 220V/50Hz power frequency alternating current for the daily electronic products such as mobile phones. We use the two level topology to design the inverter,The forward stage DC-DC uses the push-pull circuit to increase the DC voltage of the 12V to about 350V, The post stage DC-AC circuit adopts the topology of full bridge inverter, and the DC voltage of 350V amplitude is changed to an AC voltage of 220V 50Hz.
In the DC-DC boost circuit,the TL494 chip is used as the driving chip of the forward push pull. The stable square wave voltage is obtained through the push-pull circuit and the high frequency transformer. The stable DC bus voltage is obtained by the diode uncontrolled rectifier, which provides a stable DC source for the post stage inverter.After analyzing the various topologies, the later DC-AC chose the full bridge inverter. The unipolar control of switch tube is realized by TMS320F28335. The DC voltage is changed to the required 220V/50Hz AC voltage through full bridge inverter. At the same time, in order to design practicality and security, we need to design a series of protection circuits, sampling circuits and power circuits for the system.
In order to verify the correctness of the idea, a schematic diagram and a PCB diagram are designed by Altium Designer09. Finally, the rationality and usability of the design are verified by experiments.
Key words:Inverter power supply;SPWM;PI control;Bi-directional DC/DC converter.

目录
摘 要    I
Abstract    II
目录    III
第一章 绪论    1
1.1课题背景和研究意义    1
1.2车载逆变电源的发展    1
1.3本课题的设计与研究内容    3
第二章 逆变电源的拓扑结构    4
2.1 逆变电源拓扑结构    4
2.1.1前级DC-DC升压拓扑结构    4
2.1.2后级DC-AC逆变结构选择    7
第三章 车载逆变电源的设计    9
3.1 前级升压电路（DC-DC）的设计    9
3.1.1 DC-DC推挽逆变电路设计    9
3.1.2 前级元器件选择    10
3.2 后级逆变电路（DC-AC）的设计    11
3.2.1 DC-AC原理图    11
3.2.2 后级元器件选择    11
3.3 高频变压器设计    11
3.3.1  磁芯选择    12
3.3.2  原副边匝数确定    13
3.3.3  绕组设计    13
3.3.4  高频变压器中的绝缘    13
第四章 基于DSP的软硬件设计    15
4.1 推挽前级驱动芯片    15
4.1.1 TL494芯片介绍    15
4.1.2 TL494外围电路设计    16
4.2 驱动电路设计    16
4.3 保护电路设计    19
4.4 最小系统板及介绍    21
4.4.1  采样调理电路设计    22
4.4.2 软启动电路    24
4.5 系统的软件设计    25
4.5.1系统的主程序    25
4.5.2  中断子程序设计    26
第五章 实验结果与分析    27
5.1实验结果验证    27
5.2总结    29
参考文献    30
致谢    32