图2-2 斩控式交流调压电路原理图
2.2 系统设计总方案确定
本系统设计主要包括三部分电路：主电路、驱动与控制电路、保护电路。本设计系统要注意控制信号和主电路的电源必须保持同步，主电路主要包括环节有：主电力电子开关与续流管，而我们采用的是MOSFET作为开关器件，驱动与控制电路中采用的是TL494脉冲调制器控制芯片，而保护电路中我们分别对MOSFET器件的过压、过流保护，主电路的保护以及检测与控制电路保护等模块。
第3章 主电路设计
3.1 主电路主要器件选择
斩波控制要求以比电源频率高得多的频率周期性接通和断开主电路开关器件，把连续的正弦输入电压“斩”成离散的脉冲状加于负载。由于开关器件以高频工作，在电路中必须实施强迫换流。为此斩波控制的交流调压都是采用全控型双向开关器件。所以设计主电路采用的是MOSFET新型的全控型器件，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关的速度快，工作的频率高，符合设计的要求。
3.2 主电路结构设计
当输入交流电处于正半波时，经调制的方波信号施加于VT2的栅极和源极，VT1的控制电压为0V ，交流电经L ，R ，VT2，VD1 构成回路；当输入交流电处于负半周时，方波信号加于VT1，VT2 控制电压为0V，
交流电经过VT1，VT2，R，L 构成回路，从而在负载上得到一完整的经过调制的单相正弦波交流电。有效值通过调节脉冲的占空比进行改变，显然，负载上的电压有效值随脉宽信号的占空比而变，单相交流调压的主电路如图3-1所示：
3.3 器件保护以及主电路保护设计
3.3.1 MOSFET过压保护
由于MOSFET工作在高电压、大电流的条件下，需要对其进行可靠的保护，过电压保护主要有以下几种：
1. 防止栅源过电压。如果栅、源极间的阻抗过高，则漏、源极间的电压
的突变会通过极间的电容耦合到栅极而产生相当高的栅源尖峰电压。解决方法是适当降低栅极驱动电路的阻抗，在栅、源极间并接阻尼电阻，或者并接约25V的齐纳二极管，尤其要防止的是栅级开路工作，如图3-2所示：
2. 防止漏极过电压。功率MOSFET器件关断得越快，产生的过电压就
越高。为此，需要为MOSFET设置保护电路来吸收浪涌电压，解决办法是加入RC缓冲电路和针对感性负载的二极管钳位电路。
3.3.2 MOSFET过流保护
负载的接入或者撤除都可能引起较大的冲击电流，以至于超过IDM的极限值，此时必须用电流传感器和控制电路使器件回路迅速断开，过电流主要分为：长时间过流运行；短路超时；di/dt过高等。
3.3.3 主电路保护设计
为使主电路长期稳定、安全可靠地工作，必须设计各种类型的保护
电路，避免因电路出现故障、使用不当或条件发生变化而损坏电路上的零器件。主电路的保护分为两大类：第一类是芯片内部的保护电路。上面的主电路图设计中，在开关器件Q3的触发控制电路中将提供过流保护，在后面的控制电路中将会介绍。第二类是外部保护电路，主要包括过流保护装置（如保险管、自恢复保险丝、熔断电阻器等）、启动限流保护电路、漏极钳位保护电路（或R、C、VD型吸收电路）、输入欠压保护电路、输入过压保护电路。本次外部电路过压保护的设计采用接触器的方式，具体电路如下图所示。
图3-3
在主电路上有一个线圈 KM的常闭触点，在电路的输出端用一变压器进行降压然后再用整流桥进行整流使之变成直流电，输出电压与比较器上设定的正5伏电压相比较，如果电路出现了过电压的现象，输出电压就会高于设定值，比较器就会输出电压，使三极管导通，这样就会使线圈KM的保护电路接通，线圈就会被通电，KM在主电路的常闭触点就会断开，从而达到保护主电路的作用。
3.4 主电路计算及元器件参数选型
1、MOSFET的相关参数
当栅源电压仅略大于栅源开启电压时，沟道内的电流的饱和作用将产生一个可观的压降，此时，ID由VGS所控制
gfs=dID/dVGS=ID/(VGS-VGS(th)）
VDS(on)=RDS(on)ID
f为开关频率、MOSFET最大开关频率为50KHz,则有 Rs=1/（6fCs）≈33Ω;
VDs电流定额按MOSFET通过电流的1/10选择为：0.19A。
2、快速熔断器的选择
快速熔断器用于过电流的保护，它的断流时间在10 ms以内，快速熔断器的熔体额定电流IN按下式选择： ITm<=IN<=1.57 ITN
Itm≈2×0.577 IN=2×0.577×200A=230.8A 3、续流二极管选择计算
二极管承受最大反向电压:U=Sqrt(6)*U2=392V 考虑3倍裕量,则U=3*392=1176V,取1200V最大电流按Idn=（1.5~2）Kfb*Id来计算选择。 4、滤波电容选择
C1一般根据放电的时间常数计算，负载越大，要求纹波系数越小，一般不做严格计算，多取2000 uF以上。因该系统负载不大，故 取 C1=2200 uF
耐压1.5UDM=1.5×160=240V取250V 即选用2200uF、250V电容器。
第4章 单元控制电路设计
4.1 主控制芯片的详细说明
4.1.1 主控芯片的选择
本控制电路采用TL494集成脉冲调制器作为主控芯片，TL494是典型的固定频率脉宽调制控制集成电路。TL494内置一个5．0 V的基准电压源，使用外置偏置电路时，可提供高达10 mA的负载电流。
4.1.2 主控芯片的特征及优势
TL494的主要特征有：集成了脉宽调制电路；片内置线性锯齿波振荡
器，外置振荡元件仅两个(电阻和电容)；内置误差放大器；内置5 V参考基准电压源；可调整死区时间；内置功率晶体管可提供500 mA的驱动能力；推或拉两种输出方式。TL494芯片具有抗干扰能力强、结构简单、可靠性高以及价格便宜等优势。
4.1.3 脉宽调制器芯片TL494的工作原理
TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置了线性锯齿波振荡器，振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节，其振荡频率fosc如下：
该集成电路内集成有一个振荡器OSC, ,两个误差放大器、两个比较器（死区时间控制比较器和PWM比较器）、一个触发器FF, 两个与门和两个或非门、一个或门、一个+5V基准电源，两个NPN输出功率放大用开关晶体管,它的工作原理可简述为：当TL494的引脚5和6接上电容后，集成在内部的振荡器便使引脚5所接的电容恒流充电和快速放电，在电容CT上形成锯齿波，该锯齿波同时加给死区时间控制比较器和PWM比较器，死去时间控制比较器按照TL494的引脚4所设定的电平高低输出相应宽度的脉冲信号；另一方面在误差放大器输出的保护信号无效（为高定平），PWM比较器根据误差放大器输出的调节信号（或引脚3直接输入的电平信号）于锯齿波比较在输出形成相应的PWM脉冲波，该脉冲波与死区时间控制比较器输出的脉冲相或后，一方面提供给输出控制或非门，触发器按照CK端的时钟信号，在与端输出相位互差π的PWM脉冲信号，若引脚13为高电平，则内部的两个与门输出的PWM脉冲信号，给信号经输出两个或非门与前述的信号或非后有输出功率放大的开关晶体管放大后输出；相反，当引脚13为低电平时，两个与门输出恒为低电平，所以两个或非门输出相同的脉冲信号，在应看到，若用TL494的误差放大器坐保护比较器，保护动作时，引脚3被置为恒低电平，TL494均输出低电平。而控制电路中采用TL494集成脉冲调制器，其内部功能图如图4-1。