車載電源轉換器

車載電源轉換器的寫法

車載電源轉換器介紹

車載電源轉換器(又換電源逆變器、PowerInverter)是一種能夠將DC12V或DC24V或DC36V或DC48V直流電轉換為和市電相同的AC220V或AC110V交流電，供一般電器使用，是一種方便的車用電源轉換器。車載電源轉換器在國外市場受到普遍歡迎。在國外因汽車的普及率較高，外出工作或外出旅游即可用車載電源轉換器連接蓄電池帶動電器及各種工具工作。中國進入WTO后，國內市場私人交通工具越來越多，因此，車載電源轉換器作為在移動中使用的直流變交流的轉換器，會給你的生活帶來很多的方便，是一種常備的車用汽車電子裝具用品。通過車載電源轉換器點煙器輸出的可以是75W、100W、150W、3000W直到3000W等功率規格的。300W以上功率車載電源轉換器要通過連接線接到電瓶上。把家用電器連接到車載電源轉換器的輸出端就能在汽車內使用各種電器象在家里使用一樣方便?？墒褂玫碾娖饔校菏謾C、筆記本電腦、數碼攝像機、照像機、照明燈、電動剃須刀、CD機、游戲機、掌上電腦、電動工具、車載冰箱及各種旅游、野營、醫療急救電器等。

使用知識

先要選擇的正規的工廠生產或經銷代理的車載逆變器產品。在國內有些用戶為圖方便將一些DC直流電器如：手機充電器、筆記本電腦等在車上不使用自身配的220V電源而配上簡易轉接器直接插到點煙器上，這樣是不對的，汽車的電瓶電壓不穩，直接取電可能會燒毀電器很不安全而且會大大影響電器使用壽命，因為原廠家供應的220V電源是廠家專為其電器設計的，有極好的穩定性。

另外，在購買時要查看車載逆變器是否有各種保護功能，這樣才能保證電瓶和外接電器的安全。還要注意車用逆變器的波形，方波的轉換器會造成供電不穩定，可能損傷所使用的電器，所以選正弦波或修正正弦波形的型的車載逆變器。

車載逆變器使用注意

1.拔下連續使用中的電器插頭時，務必先確認使用電器的開關是否已撥在”關”上，然后再拔掉電源插頭。并拔下車載逆變器。

2.更換車載逆變器的保險絲時請務必使用同一型號、規格的保險絲，使用指定規格以外的保險絲或金屬絲會引起異常過熱和火災。

3.請及時清理車用逆變器插頭處臟物，以免引起轉換器接觸不良或異常過熱。

4.使用后或不使用車載逆變器時，請從雪茄頭插座上拔下本品并妥善保管。請嚴格遵守使用電器上的注意事項使用本品。

CRT系統開關電源的設計

目前世界各國正在研究48VDC汽車用電源系統，歐共體計劃從2008年開始采用48VDC電源系統。如何在48VDC電源系統下兼容12VDC電子設備成為了一個課題。通過線性穩壓電源實現48VDC/12VDC的轉換會產生很大的功率損耗，缺點明顯。

本文提出了一種具有過載和短路保護的車載電源系統的開關電源設計方案。該方案采用單端反激式結構實現48VDC/12VDC的轉換，輸出電壓穩定，波紋小，不間斷，性能可靠且電源損耗小。

UC3842的保護電路設計

1、UC3842的典型應用

UC3842是高性能的單端輸出式電流控制型脈寬調制（PWM）芯片，其典型應用電路如圖1所示。

2、過載保護原理分析

當出現輸出短路時，輸出電壓會下降，同時為UC3842供電的反饋繞組也會出現輸出電壓下降。當輸入電壓低于10V時，UC3842停止工作，開關管截止。短路現象消失后，電源重新啟動，自動恢復正常工作。但由于在高頻關斷的時候會出現很高的尖峰電壓，即使占空比很小的情況下，電路中7腳的輸入電壓也可能不會降到足夠低，過載保護電路并不總能有效的響應所出現的過載情況，對整個系統的性能會產生不良的影響，存在著一定的安全隱患。

3、過流保護原理分析

當電流取樣端3腳上的電壓值超過電流檢測比較器負端的電壓時，可以使脈寬調制鎖存器輸入復位信號，開關管于是被關閉。這樣峰值檢測電路限制輸出的電流，起到了一定的保護作用。

但是隨著開關頻率的升高，可能會出現開關電源處于連續模式下，也就是每個開關周期的初級電感電流是從一定的幅度開始增長，這樣會產生分諧波振蕩。這種不穩定性和穩壓器的閉環特性無關，它是由固定頻率和峰值電流取樣同時工作引起的。圖2說明了這樣的現象。

如圖2所示，在t0時刻，開關管被導通，這時初級線圈電流以斜率m1上升，該斜率是輸入電壓和電感的函數。在t1時刻，電流取樣輸入到達了電流檢測比較器的門限，將導致開關管關閉，電流以斜率m2衰減，直到下一個開關周期的到來。如果有一個擾動加在電流檢測比較器的門限電壓上，產生了一個小的△I（如圖2中虛線所示），就會發生不穩定的現象。在一個固定的振蕩周期內，電流衰減時間減少，最小電流在開關管導通時刻（t2）上升了△I+m2/m1。最小電流在下一個周期（t3）減小到（△I+m2/m1）?（m2/m1）。

每一個后續的開關周期內，該擾動都會與（m2/m1）相乘，在幾個開關周期交替增加和減小初級線圈電流，也許若干個開關周期后電流會減小到零，使這個過程重新開始。如果m2/m1大于1，系統將不穩定。

4、保護電路的改進

如圖3所示，本設計針對UC3842典型應用電路的過流、過載保護電路做出以下改進。

在反饋繞組的整流二極管回路串一個電阻，它和電容C2組成RC濾波網絡，對開關管開通瞬間時的尖峰電壓起到了濾除的作用。這樣，由于尖峰電壓的減少，當短路現象發生時，反饋繞組輸出的電壓會有效的降低，UC3842會停止工作直到短路現象解除。

對過流保護電路進行斜率補償。補償斜率從RT、CT振蕩器產生，加到電壓反饋端，以提高誤差放大器輸出的斜率補償。如圖3所示，誤差放大器的輸出是具有m3斜率的斜坡，經過兩個二極管后被電阻分壓，然后輸入到電流檢測比較器的負端作為過流保護電路的控制電壓。這樣通過電流檢測比較器和脈寬調制鎖存器的配置保證了在任何一個振蕩器周期中只有一個單脈沖出現在輸出端。當出現過載或者輸出電壓取樣丟失等異常工作情況，內部比較門限會被限定在1V，而不會出現電路失調的情況。

圖4顯示了通過在控制電壓上增加一個與脈寬調制時鐘同步的人為的斜坡，可以在后續的開關周期有效的抑制由于△I擾動而引起的不穩定。該補償斜坡的斜率（m3）必須等于或者大于m2/2才具有穩定性。通過m3斜率的補償，初級線圈電流會被控制電壓所抑制，緊跟控制電壓的幅度。

實驗結果

表1為輸入電壓在30～50V波動時，輸出電壓的波動情況，表2是負載電流在10～500mA變化時，輸出電壓的波動情況。由表1的數據可得到電壓調整率Sv<0.3[%]。由表2的數據可得到輸出電阻Ro<0.4Ω。

結論

本文所提出的是一種結構簡單、性能穩定的單端反激式結構開關電源設計方案。由于采用了“斜率補償”的過流保護方式，性能更加穩定可靠，電壓調整率低、輸出電阻小、紋波低，功率損耗低，系統安全系數高，實現對車載電源系統的供電，對提高汽車整體性能大有益處。本設計已經成功應用于武漢理工大學智能信息系統研究所自行設計的車用直流無刷電機控制器的電源系統中。

同時，本文所提出的DC/DC方案也適用于其他直流供電電源的應用設計。由于其性能穩定，紋波小，對采用微控制器的數字控制系統的供電電源設計有一定的借鑒意義。