基于ATmega8 單片機(jī)控制的正弦波逆變電源

如圖4所示為高頻電壓逆變電路，由4只IRF3205管構(gòu)成全橋逆變電路，IRF3205采用先進(jìn)的工藝技術(shù)制造，具有極低的導(dǎo)通阻抗，加上具有快速的轉(zhuǎn)換速率和以堅(jiān)固耐用著稱的HEXFET設(shè)計(jì)，使得IRF3205成為極其高效可靠的逆變管。從輸入端Q1PWM，Q2PWM輸入的高頻脈沖串控制這4個(gè)管兩兩導(dǎo)通，對(duì)VIN輸入的直流低壓進(jìn)行斬波，然后經(jīng)升壓變壓器后，逆變成高頻交流方波，此時(shí)流通的電流為磁化電流，所以選取Philips公司生產(chǎn)的BYV26C超快軟恢復(fù)二極管組成了全橋整流電路，該管子重復(fù)峰值電壓為600 V，正向?qū)娏鳛? A，其反向恢復(fù)時(shí)間30 ns，可以滿足電路的參數(shù)需求，整流后的電壓經(jīng)濾波電路后輸出直流電壓260 V，送往DC/AC逆變電路，另外260 VDC經(jīng)降壓處理后作為作為反饋信號(hào)輸入圖3中的VFB端，作為高頻逆變電壓的反饋信號(hào)。

3.2 DC/AC輸出電路的設(shè)計(jì)

DC/AC變換輸出電路采用全橋逆變單相輸出，其驅(qū)動(dòng)輸入波形則由單片機(jī)輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)半橋驅(qū)動(dòng)器IR2110 輸出工頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過單片機(jī)編程可調(diào)節(jié)該輸出驅(qū)動(dòng)波形的D50%,保證逆變的驅(qū)動(dòng)方波有共同的死區(qū)時(shí)間.如圖5 所示，QA1~QA4 端分別接到單片機(jī)的PB1~PB4 引腳，由此引腳輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)兩片IR2110,分別從PWM1~PWM4輸出50 Hz的工頻信號(hào)去驅(qū)動(dòng)橋式逆變電路產(chǎn)生正弦波形.

IR2110 是IR 公司生產(chǎn)的大功率MOSFET 和IGBT專用驅(qū)動(dòng)集成電路，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MOSFET 和IGBT 的最優(yōu)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)還具有快速完整的保護(hù)功能，因此它可以提高控制系統(tǒng)的可靠性，減少電路的復(fù)雜程度.如圖6所示，HIN 和LIN 為逆變橋中同一橋臂上下兩個(gè)功率MOS的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)輸入端.SD 為保護(hù)信號(hào)輸入端，當(dāng)該腳接高電平時(shí)，IR2110的輸出信號(hào)全被封鎖，其對(duì)應(yīng)的輸出端恒為低電平;而當(dāng)該腳接低電平時(shí)，IR2110的輸出信號(hào)跟隨HIN和LIN而變化，因此，在本系統(tǒng)中，兩片IR2110芯片的SD端共同接到單片機(jī)的PB0引腳，用于實(shí)時(shí)控制IR2110 是否處于保護(hù)狀態(tài).IR2110 的VB 和VS 之間的自舉電容較難選擇，因此直接提供了15 V恒壓，使其能正常工作.

逆變正弦電壓輸出電路有兩種調(diào)制方式，一種為單極性調(diào)制方式，其特點(diǎn)是在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)兩只功率管以較高的開關(guān)頻率互補(bǔ)開關(guān)，保證可以得到理想的正弦輸出電壓，另兩只功率管以較低的輸出電壓基波頻率工作，從而在很大程度上減小了開關(guān)損耗，但又不是固定其中一個(gè)橋臂始終為低頻(輸出基頻)，另一個(gè)橋臂始終為高頻(載波頻率)，而是每半個(gè)輸出電壓周期切換工作，即同一個(gè)橋臂在前半個(gè)周期工作在低頻，而在后半周則工作在高頻，這樣可以使兩個(gè)橋臂的功率管工作狀態(tài)均衡，對(duì)于選用同樣的功率管時(shí)，使其使用壽命均衡，對(duì)增加可靠性有利.另一種為雙極性調(diào)制方式，其特點(diǎn)是4個(gè)功率管都工作在較高頻率(載波頻率)，雖然能得到正弦輸出電壓波形，但其代價(jià)是產(chǎn)生了較大的開關(guān)損耗.如圖6所示，本文的逆變輸出電路采用了單極性調(diào)制方式，這樣可以提高波形的平滑度，增加電路的可靠性.圖6 中的PWM1~PWM2 分別接收來自圖5 的輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)由4個(gè)具有500 V耐壓值的IRF840開關(guān)管組成的橋式逆變電路，將260 VDC 逆變成220 V,50 Hz的交流電，經(jīng)LC 濾波后供給負(fù)載.圖6中的IFB端和ACV端，分別和為電流和電壓的采樣，送到單片機(jī)的PC4和PC5引腳進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，再由單片機(jī)將轉(zhuǎn)換果用于功率計(jì)算和電路保護(hù)之用.