电源逆变及SPWM波的产生设计
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)
第3章单元电路设计 (4)
3.1 输入单元 (4)
3.2 逆变单元 (4)
3.3 高频逆变及正弦交流输出 (5)
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)
4.2.1 开关晶体管Q的选择 (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
V的交流电压，加在变压器一次侧。改变开关的占空比，成幅值为
in
V。
也就改变了输出电压
out
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
图2-1 逆变电源原理框图
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。
f
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(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
N1
T1
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 ）
N1
T1
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。
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 S PW M 波形的产生及正弦交流电压的形成
U
C P
S PW M'
Q
P 1P 2
P 1+P2
S PW M
U a
U bc
Q
U dc
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。
2）选磁芯: 磁芯选用R 2KB 软磁铁氧体材料, 其饱和磁感应强度Bs = 4700 Gs,考虑到高温时Bs会下降,同时为防止合闸瞬间变压器饱和,设定最大工作磁密Bm = Bs/3=1500 G s。对半桥变换器,当脉冲波形近似为方波时,可按式3-9来确定磁芯的大小。
Ap = Ae * Aw = Po*106/(2fs*Bm*J*Kc*Ku*η)………………(式4-2)
其中：Ap为磁芯的面积乘积，cm4；Ae为磁芯的截面积，cm2；Aw为磁芯的窗口面积，cm2；Po为输出功率，W；η为变压器效率，一般可取80%；fs为变换器工作频率，Hz；Bm为磁芯最大工作密度，Gs；J为导线的电流密度，一般去2~3A/mm2；Kc为磁芯的填
充系数，对铁氧体，取Kc = 1；Ku为窗口的铜填充系数，一般Ku = 0.2~0.4。
本设计选用EE-40型铁氧体磁芯，由手册得知其参数为：Ac = 127 cm2，Aw = 173 cm2，则Ac*Aw = 2.2 cm4，远大于Ap的
计算值。
3)计算原边匝数：按最低输入电压和满载输出的极端情况来计算。已知输入交流电压为220V，减去20V左右的直流纹波电压和整流器的压降，输入直流电压为
Vin = 220*1.414-20 =
290V…………………(式4-3)
半桥式电路变压器原边绕组所加电压等于输入电压的一半，即U1 = 145V。则原边绕组匝数
N1 =
U1/(4fs*Bm*Ae) ……………………(式4-4) 由式4-4计算得N1 = 38.2，取值38匝(实际取值可以经过实验得)。
4)核算最大输入交流电压时的最大磁密度Bm：利用计算出来的变压器初级匝数，核算变压器在最大输入交流电压Vi时的Bm，看磁芯是否饱和。由于Vi = 311V。故半桥电路变压器原边绕组所加电压U1 = 145V，由式3-11变形可得
Bm =
U1/(4*fs*N1*Ae)……………………(式
4-5)
=145/(4*50*103*38*127*10-6) = 0.15
计算可知，取原边绕组匝数N1=38是合适的。
5）计算副边匝数：副边电路采用带有中间抽头的全波整流滤波电路, 设输出方波脉冲占空比Dmax = 0.5, 输出回路二极管压降为Vd 、扼流圈压降为Vc ,取Vd + Vc = 1.5V , 则变压器副边电压U2为
U2 = (Vo+Vd+Vc)/Dmax ………………(式 4-6)
= (15+1.5)/0.5 = 33V
故副边匝数为
N21 = N22 = U2*N1/U1…………………(式 4-7)
= 33*38/145 = 8.6
取9匝。
6）选择导线：由于变压器的工作频率为50 kH z,在此频
率下铜导线的穿透深度X=0.2956 mm , 考虑到趋肤效应的影响, 一般所选的导线铜芯直径要小于2X , 即导线直径要小于0.5914 mm。另外, 考虑铜线的电流密度可取3～ 6A/mm2, 由原、副边最大工作电流就可确定出各自所需导线的截面积, 进而选择合适的导线。这里原边采用铜芯直径为0.53 mm 的漆包线进行2 股并绕, 副边采用16股线径为0.21 mm 的漆包线, 绞结成4 根并绕。
4.3 保护电路
本系统主电路保护没有设计专门的保护电路，只在输入端接入了一个300V/5A的熔断器，在输出端接入了自动恢复开关RF 起过流、短路保护。由于应用了SG3525脉宽调制器控制，SPWM波形产生及传输控制电路可以大简化，采用功率场效应管,开关频率高，开关损耗小。另外，此电路功率场效应管的驱动电路简单，采用推挽逆变电路能够保证在任何时刻导通的开关不会多于一个，即不会造成短路事故。因此，该电路可靠性高，实用性强，特别适应于由低直流电压供电的场合。
第5章控制电路设计与分析
5.1 控制核心芯片SG3525
控制电路实现稳压调节、产生并输出PWM控制波等功能。本
系统采用美国硅通用电气公司的SG3525控制芯片。SG3525 是电
流控制型 PWM 控制器，所谓电流控制型脉宽调制器是按照接反馈
电流来调节脉宽的。在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感
线圈的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使
输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。由于结构上有电
压环和电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压调整率、负
载调整率和瞬态响应特性都有提高，是目前比较理想的新型控制
器。
5.1.1 引脚功能及特点简介
其原理图如图4-1所示。
各引脚分布如图4-2，各功能省略。
特点如下：
（1）工作电压范围宽：8—35V。
（2）5.1（1 1.0%）V 微调基准电源。
（3）振荡器工作频率范围宽：
100Hz~400KHz.
（4）具有振荡器外部同步功能。
（5）死区时间可调。
（6）内置软启动电路。
（7）具有输入欠电压锁定功能。
（8）具有 PWM 琐存功能，禁止多脉冲。
（9）逐个脉冲关断。
（10）双路输出（灌电流/拉电流）：
mA(峰值)。
图5-1 SG3525引脚分布
4
3
5
6
7
9
1
2
8
图5-2 SG3525内部结构框图
5.1.2 SG3525工作原理
SG3525在CT引脚和Discharge 引脚之间加入一个电阻就可以实现对死区时间的调节功能。由于 SG3525 内部集成了软启动电路，因此只需要一个外接定时电容，即在软启动接入端(引脚8)上接一个5uf的软启动电容即可。上电过程中，由于电容两端的电压不能突变，因此与软启动电容接入端相连的 PWM 比较器反向输入端处于低电平，PWM 比较器输出高电平。此时，PWM 琐存器的输出也为高电平，该高电平通过两个或非门加到输出晶体管上，使之无法导通。只有软启动电容充电至其上的电压使引脚 8 处于高电平时，SG3525 才开始工作。
由于实际中，基准电压通常是接在误差放大器的同相输入端
(引脚1)上，而输出电压的采样电压则加在误差放大器的反相输入端(引脚2)上。当输出电压因输入电压的升高或负载的变化而升高时，误差放大器的输出将减小，这将导致 PWM 比较器输出为正的时间变长，PWM 琐存器输出高电平的时间也变长，因此输出晶体管的导通时间将最终变短，从而使输出电压回落到额定值，实现了稳态。反之亦然。外接关断信号对输出级和软启动电路都起作用。当 Shutdown（引脚 10）上的信号为高电平时，PWM琐存器将立即动作，禁止 SG3525 的输出，同时，软启动电容将开始放电。如果该高电平持续，软启动电容将充分放电，直到关断信号结束，才重新进入软启动过程。注意，Shutdown 引脚不能悬空，应通过接地电阻可靠接地，以防止外部干扰信号耦合而影响 SG3525 的正常工作。
欠电压锁定功能同样作用于输出级和软启动电路。如果输入电压过低，在 SG3525 的输出被关断同时，软启动电容将开始放电。
此外，SG3525 还具有以下功能，即无论因为什么原因造成PWM 脉冲中止，输出都将被中止，直到下一个时钟信号到来，PWM 琐存器才被复位。
5.2 SG3525参数设计及管脚功能
5.2.1 SG3525参数设计
芯片的脚5和脚7间串联一个电阻Rd就可以在较大范围内调节死区时间。另外,它的软启动电路也非常容易设计,只需在管脚8接一个软启动电容即可。SG3525A 的振荡频率可表示为
f s =1/[Co(0.7R o +
3Rd )]……………………………(式5-1)
式中: Co,Ro分别是与脚5、脚6相连的振荡器的电容和电阻；Rd 是与脚7相连的放电端电阻值。该芯片外围电路简单,11脚和14脚输出采用图腾柱,电流驱动能力强,可直接控制半桥逆变器的上
下功率管Q1,Q2。 5.2.1 SG3525管脚功能
●Inv.input(引脚1)：误差放大器反向输入端。在闭环系统中，该
引脚接反馈信号。在开环系统中，该端与补偿信号输入端（引脚9）相连，可构成跟随器。
●Noninv.input(引脚2)：误差放大器同向输入端。在闭环系统和
开环系统中，该端接给定信号。根据需要，在该端与补偿信号
输入端（引脚9）之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型的调节器。
●Sync(引脚3)：振荡器外接同步信号输入端。该端接外部同步脉
冲信号可实现与外电路同步。
●OSC.Output(引脚4)：振荡器输出端。
●CT(引脚5)：振荡器定时电容接入端。
●RT（引脚6）：振荡器定时电阻接入端。
●Discharge(引脚7)：振荡器放电端。该端与引脚5之间外接一
只放电电阻，构成放电回路。
●Soft-Start(引脚8)：软启动电容接入端。该端通常接一只5
的软启动电容。
●Compensation(引脚9)：PWM比较器补偿信号输入端。在该端与
引脚2之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器。
●Shutdown(引脚10)：外部关断信号输入端。该端接高电平时控
制器输出被禁止。该端可与保护电路相连，以实现故障保护。
●Output A（引脚11）：输出端A。引脚11和引脚14是两路互
补输出端。
●Ground(引脚12)：信号地。
●Vc(引脚13)：输出级偏置电压接入端。
●Output B（引脚14）：输出端B。引脚14和引脚11是两路互
补输出端。
●Vcc（引脚15）：偏置电源接入端。
●Vref(引脚16)：基准电源输出端。该端可输出一温度稳定性极
好的基准电压。
5.3 本系统的SPWM波形的实现
5.3.1 SPWM波的原理
在进行脉宽调制时，使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。当正弦值为最大值时，脉冲的宽度也最大，而脉冲间的间隔则最小，反之，当正弦值较小时，脉冲的宽度也小，而脉冲间的间隔则较大，这样的电压脉冲系列可以使负载电流中的高次谐波成分大为减小，称为正弦波脉宽调制。
5.3.2 正弦波的产生
由正弦发生器与SG3525共同作用产生的，正弦波发生
器电如
5-3所示该电路由两部分组成，前半部分为RC 串并联型正弦波振荡器，振荡频率设在50HZ ，后半部分为移位电路，将正负对称的正弦波移到第一象限，并使正弦波的谷点在0。9V 以上，调节电位器RP ，既可调节正弦波的幅值，正弦波信号如图3所示，即其峰谷值必须在0.9～3.3V 范围内变化。幅值可调的正弦波信号加在脉宽调制器的9端。
UL
UH U
U
t
t
UL
UH (b)
(a)
图3
图2
图5-3正弦波产生原理图
5.3.3 SPWM 波的产生
通过脉宽调制器SG3525的振荡器产生的锯齿波信号如图5-4所示，锯齿波的顶点约为3.3V ，谷点约为0.9V ，锯齿波的频率可通过改变外接电容来改变。锯齿波信号加在比较器的同相输入端，第9端来的正弦波信号加在比较器的反相输入端。锯齿波信号作
为载波信号，正弦波信号作为调制信号。通过比较器进行比较，从而获得SPWM`波，触发器在CP脉冲控制下输出Q和￣，分别控制两个或非门，CP脉冲出现的时刻与锯齿波峰点对齐，CP脉冲下跳时刻与谷点对齐，这样可保证CP脉冲与锯齿波的同步同频率变化。P1，P2是经过与非门电路后所产生的波形，它的频率是CP脉冲频率的二分之一。因为11端，14端接地，所以只要P1，P2任何一个为高电平，13端均为低电平，13端输出的SPWM波分为两路，一路传送到VT1的栅极，另一路经过由R2，V1，R3所构成的倒相器反相后由a点传输到Q2的栅极。两个功率场效应管的波形如图4所示，可以看出两个功率场效管的驱动信号是互补的，这样就能够保证在任何时刻导通的开关不会多于一个，不会造成短路事故。
5.4各波形上机调试图
、第6章总结与体会
课程设计是一个锻炼，对知识升华的过程，本次的正弦波逆
变设计，让我受益匪浅，因为我所用的SG3525芯片是以前没接触过的，甚至没听说过，更别提它的引脚、功能等。经过查资料、上网，才找到一些与SG3525相关的资料，才基本认识了它的引脚排列、基本功能等。
逆变电源的条件，开关条件：电力电子器件要求工作在开关状态而不是线性状态；高频条件：电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频；直流条件：开关电源输出的是直流而不是交流，也可以输出高频交流如电子变压器。
常见的逆变电源系统应该包括主电路、功率因数校正电路、控制电路和保护电路。其中保护电路常见的有过流保护电路、过压保护电路、欠压保护电路和过热保护电路。但是由于刚接触开关电源的设计，本系统没有功率因数校正电路，因此功率因数没有保证。而且没有专门的保护电路，只是使用了一个自动恢复开关实现过流、短路保护和借助于控制核心芯片SG3525自身所带的欠压保护功能。
虽然时间不长，只有短短的两周，但却让我受益非浅。让我学到了许多除技能以外的道理，改变了许多关于人生的看法，做人的原则。
课程设计是为了增加我们对书本知识的理解，增加我们的实践能力。它对我们掌握基本的理论知识、运用基本知识、训练基
本技能都有很大帮助。
在此，感谢刘星平老师的指导及同学的帮助！
附录：整体原理图
附录图系统整体原理图
正弦波逆变电源设计
等级: 湖南工程学院 课程设计 课程名称电力电子技术 课题名称 SG3525正弦波逆变电源设计 专业 班级 学号 姓名 指导教师 2013年12 月16 日
湖南工程学院 课程设计任务书 课程名称单片机原理及应用 课题智能密码锁设计 专业班级 学生姓名 学号 指导老师 审批 任务书下达日期2013 年12 月16 日 设计完成日期2013 年12 月27 日
设计内容与设计要求 一．设计内容： 1．电路功能： 1）逆变就是将直流变为交流。由波形发生器产生50Hz、幅度可变的正弦波，与锯齿波比较后，再通过PWM电路，输出SPWM波，经 过驱动电路驱动逆变电路进行逆变，再经过高频变压器与滤波电 路输出-50Hz的正弦波。 2）电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：高频逆变电路、滤波环节。控制电路主要环节：正弦信号发生电路、脉宽调制PWM、 电压电流检测单元、驱动电路。 3）功率变换电路中的高频开关器件采用IGBT或MOSFET。 4）系统具有完善的保护 2. 系统总体方案确定 3. 主电路设计与分析 1）确定主电路方案 2）主电路元器件的计算及选型 3）主电路保护环节设计 4. 控制电路设计与分析 1）检测电路设计 2）功能单元电路设计 3）触发电路设计 4）控制电路参数确定 二．设计要求： 1．要求输出正弦波的幅度可调。 2．用SG3525产生脉冲。 3．设计思路清晰，给出整体设计框图； 4．单元电路设计，给出具体设计思路和电路； 5．分析所有单元电路与总电路的工作原理，并给出必要的波形分析。 6．绘制总电路图 7．写出设计报告；
主要设计条件 1．设计依据主要参数 1）输入输出电压：输入（DC）+15V、10V（AC） 2）输出电流：1A 3）电压调整率：≤1% 4）负载调整率：≤1% 5）效率：≥0.8 2. 可提供实验与仿真条件 说明书格式 1．课程设计封面； 2．任务书； 3．说明书目录； 4．设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）； 5．单元电路设计（各单元电路图）； 6．故障分析与电路改进、实验及仿真等。 7．总结与体会； 8．附录（完整的总电路图）； 9．参考文献； 11、课程设计成绩评分表 进度安排 第一周星期一:课题内容介绍和查找资料； 星期二:总体电路方案确定 星期三:主电路设计 星期四:控制电路设计 星期五:控制电路设计； 第二周星期一: 控制电路设计 星期二：电路原理及波形分析、实验调试及仿真等 星期四~五:写设计报告，打印相关图纸； 星期五下午:答辩及资料整理
正弦波逆变器设计说明
正弦波逆变器逆变主电路介绍 主电路及其仿真波形 图1主电路的仿真原理图 图1.1是输出电压的波形和输出电感电流的波形。上部分为输出电压波形，下面为电感电流波形。 图1.1输出电压和输出电感电流的波形 图1.2为通过三角载波与正弦基波比较输出的驱动信号，从上到下分别为S1、S3、S2、S4的驱动信号，从图中可以看出和理论分析的HPWM调制方式的开关管的工作波形向一致。
图1.2 开关管波形 从图1.3的放大的图形可以看出，四个开关管工作在正半周期，S1和S3工作在互补的调制状态，S4工作在常导通状态，S2截止；在负半周期，S2和S4工作在互补的调制状态，S3工作在常导通状态，S1截止。 图1.3放大的开关管波形 图1.4为主电路工作模态的仿真波形，图中从上到下分别为C3的电压波形、C1的电压波形、S3开关管的驱动波形，S1的驱动波形。从图中可以看出在S1关断的瞬间，辅助电容的电压开始上升，完成充电过程，同时S3上的辅助电容完成放电过程，S3开通。 图1.4工作模态仿真波形 图1.5为开关管的驱动电压波形和电感电流波形图，图中从上到下分别为电
感电流波形、S3驱动波形、S1驱动波形。从图中可以看出当S1关断瞬间到S3开通的瞬间，电感电流为一恒值，S3开通后，电感电流不断下降到S3关断时的最小值，然后到S1开通之前仍然为一恒值，直到S1开通，重复以上过程。根据以上结论可以看出仿真分析状态和前面的理论分析完全符合。 图1.5开关管的驱动电压波形和电感电流波形 2 滤波环节参数设计与仿真分析 2.1 输出滤波电感和电容的选取 对逆变电源而言，由于逆变电路输出电压波形谐波含量较高，为获得良好的正弦波形，必须设计良好的LC 滤波器来消除开关频率附近的高次谐波。 滤波电容C f 是滤除高次谐波，保证输出电压的THD 满足要求。C f 越大，则THD 小，但是C f 不断的增大，意味着无功电流也随之增加，从而增加了逆变电源的 电容容量，同时会导致逆变电源系统体积重量增加，同时电容太大，充放电时间也延长，对输出波形也会产生一定的影响。 逆变桥输出调制波形中的高次谐波主要降在滤波电感的两端，所以L 的大小关系到输出波形的质量。要保证输出的谐波含量较低，滤波电感的感值不能太小。增加滤波器电感量可以更好地抑制低次谐波，但是电感量的增加带来体积重量的加大。不仅如此，滤波电感的大小还影响逆变器的动态特性。滤波电感越大，电感电流变化越慢，动态时间越长，波形畸变越严重。而减小滤波电感，可以改善电路的动态性能，则使得输出电流的开关纹波加大，必然增大磁滞损耗，波形也会变差。综合以上的分析，在LC 滤波器的参数设计时应综合考虑。 本文设计的LC 滤波器如图 3.12中所示，电感的电抗2L X L fL ωπ==,L X 随频率的升高而增大。电容的电抗为 112C X C fC ωπ==，C X 随频率的升高而减小。1L C ωω=所对应
500W修正方波逆变器制作过程
500W修正方波逆变器制作过程 修正方波逆变器的做法有很多，但各有各的特定。针对我这款逆变器我主要想和大家分享两点，这也是逆变器制作过程中最重要的两点。 一、稳压 看过大多数设计是采用反馈有效值稳压，这种稳压方式缺点是相应性不是太好，针对这种情况我设计一种线性比例稳压方式，整个电源就像一个线性电源，响应性很好。基本原理如下： 理论依据： 为了输出稳定电压必须使调整占空比k=220/峰值电压(C列)，图1为占空和峰值电压的曲线，反比例曲线(蓝色线)，由于占空比变化很小，有效值电压就变化很大，可以近似看做一条直线，图1 AB绿色直线，有AB两点做直线方程得出峰值电压——占空比的线性方程： y(峰值电压)=-381.8x(占空比)+584.5 计算出占空比(O列)从0.65到0.9的所有输出峰值电压值(P列)，如图2 Q列为 O列与P列的乘积即输出的有效值电压，N列为P列/变比(12)得到的蓄电池输入电压，R列为输出电压的变化范围【=abs(220-Q列)*100/220】，有R列可以看出，将反比例关系的曲线近似成线性后得到的输出有效值电压变化范围最大为1.6799%<5%，完全能够满足工程需求。 图3 为占空比输出有效值电压曲线。 如果用图一中红色直线做线性方程得出的数据效果会更好。这里就不在赘述那。 至此用线性的方法进行稳压理论上已经通过，这样就可以用变压的采样线圈整理得到一个峰值反馈电压，在用这个峰值反馈电压通过反比例线性放大器得出一个占空比调制电压，生成对应线性的占空比，从而实现稳压，这里线性反相比例放大器的增益不能太大，具体调试的时候最好用可调电阻调试。图4是工作电路，(Protel暂时不能用先将就一下那，后面在补上) 图中C1和R3一定不能少，否则当电路功率输出加大时尖峰电压的影响，稳压就不准哦，还有R1的阻值不能太小否则就得不到平缓的峰值电压。以上整个电路我是用3525里的运放实现的，实验板电路如下图。 上图用两个2104做自举驱动的的H桥，具体电路就不在赘述那，10个2W电阻为电流采样电阻，后面的过流保护会用到。
分压电路设计经验
前些天有人问我如何实现精密的分压,他认为电阻分压不够精密.其实分压的目的就是为了符合AD转换的输入围,但其实有时候不但输入围超出AD量程,甚至会是一个负电压,这个时候需要将电压平移.反正今天双 休有空,我就说说自己的做法,疏漏之处敬请谅解 现今大多数的AD芯片都采用单电源+5V、+3.3V甚至更低的+1.8V供电，其差模输入围一般是±Vref(差分输入)、0~ +Vref,部分允许使用外部基准的芯片允许0~ VDD的输入围，但是无论如何无法对一个负的输入电压进行A to D的转换(也许有一些双电源的AD芯片可以，但我是个新手没仔细研究过)。如果要对一个过零的正负信号进行AD转换就必须进行电平的平移。理论上如图1所示的差分放大器就可以完成电平平移的效果，差分放大器的增益等于1，因此Vout = Vin + 5.000。 Vin = -5 ~ +5V,因此经过平移后Vout = 0 ~ 10V，再经过电阻R18、R19二分压到符合AD系统输入围的电压。 但是图1所示的电路并不理想。第一，放大电路的输入阻抗约等于R16 + R17 = 20K,低的输入阻抗要求信号源必须是低阻具有衡压输出特性的信号源，否则将造成很大的误差；第二，R8 R9 R16 R17的匹配程度将直接影响增益精度；第三，R18 R19的二分压也将带来2%的最大误差，如果并非二分压那么R18≠R19,由于消耗的功率不一样导致R18温度与R19不相等，温漂将使得分压误差加大；第四，任何接入的电路将等效
成一个负载，即使AD系统只吸收很低的电流，等效阻抗很大，也将进一步加大分压的误差。 对于第一个问题，可以在差分放大前加入一级电压跟随器作为缓冲，利用运放的高输入阻抗减少对信号源的影响，并且运放的低输出阻抗衡压输出的特性可以很好的满足差分放大级的“特殊”要求。对于第二和第三个问题，使用0.1%低温漂的精密电阻器可以大为改善。对于第四个问题，再运放负载能力允许的情况下使用阻值更小的电阻器可以将影响降低，但是应当注意的是-----使用阻值更小的电阻器将会使消耗功率增加，而消耗功率的增加又使得温度上升，温漂问题加重。经过改进的电路如图2所示： 当然，你还可以使用单片集成差分放大器去替换后端的用精密运放和精密电阻器构建的差分放大电路，例如单位增益的AMP03。其高共模抑制比(CMRR)：100 dB(典型值) 、低非线性度：0.001%(最大值) 、低失真：0.001%(典型值) 、总增益误差0.0080% 的性能是绝对优胜于分立器件构建的差分放大电路的。然而成本是否增加很多我就不知道了，我不是采购不知道价格，哈哈。
正弦波逆变器的课程设计
目录 目录 (1) 第一章绪论 (2) 1.1 正余弦波逆变器的概念 (2) 1.2 正余弦波逆变器的发展历史 (2) 1.2.1 概述 (2) 1.2.2 正余弦波逆变器器件概述 (3) 第二章正弦波逆变器中的开关器件及其基本工作原理 (4) 2.1 可关断晶体管（GTO） (4) 2.2 电力晶体管（GTR） (5) 2.3 功率场效应晶体管（Power MOSFET） (6) 2.4 绝缘栅双极晶体管（IGBT） (7) 2.5 小结 (8) 第三章正弦波逆变器设计总体思路.... (9) 3.1 总体框架图 (9) 3.2 局部电路 (9) 3.21 电压型逆变器 (9) 3.22 电流型逆变器 (10) 3.3 正弦脉宽调制逆变器 (11) 3.31 PWM逆变电路及其工作原理 (11) 3.32 总控制电路 (13) 3.33控制局部电路 (15) 第四章SPWM逆变器的应用 (16) 4.1 SPWM逆变器的概况 (16) 4.2 SPWM逆变器的应用场合 (16) 总结 (17) 参考文献 (17)
第一章绪论 1.1正弦波逆变器的概念 所谓逆变器，是指整流器的逆向变换装置。其作用是通过半导体功率开关器件（例如GTO,GTR,功率MOSFET 和IGBT等）的开通和关断作用，把直流电能换成交流电能，它是一种电能变换装置逆变器。 特别是弦波逆变器，其主要用途是用于交流传动，静止变频和UPS电源。逆变器的负载多半是感性负载。为了提高逆变效率，存储在负载电感中的无功能量应能反馈回电源。因此要求逆变器最好是一个功率可以双向流动的变换器，即它既可以把直流电能传输到交流负载侧，也可以把交流负载中的无功电能反馈回直流电源。 1.2弦波逆变器的发展历史 1.21 概述 逆变器的原理早在1931年就在文献中提到过。1948年，美国西屋电气公司用汞弧整流器制成了3000HZ 的感应加热用逆变器。 1947年，第一只晶体管诞生，固态电力电子学随之诞生。1956年，第一只晶体管问世，这标志着电力电子学的诞生，并开始进入传统发展时代。在这个时代，逆变器继整流器之后开始发展。首先出现的是SCR电压型逆变器。1961年，B.D.Bedford提出了改进型SCR强迫换向逆变器，为SCR逆变器的发展奠定了基础。1960年以后，人们注意到改善逆变器波形的重要性，并开始进行研究。1962年，A.Kernick提出了“谐波中和消除法”，即后来常用的“多重叠加法”，这标志着正弦波逆变器的诞生。1963年，F.G.Turnbull提出了“消除特定谐波法”，为后来的优化PWM法奠定了基础，以实现特定的优化目标，如谐波最小，效率最优，转矩脉动最小等。 20世纪70年代后期，可关断晶闸管GTO、电力晶体管GTR及其模块相继实用化。80年代以来，电力电子技术与微电子技术相结合，产生了各种高频化的全控器件，并得到了迅速发展，如功率场效应管Power MOSFET、绝缘门极晶体管IGT或IGBT、静电感应晶体管SIT、静电感应晶闸管SITH、场控晶闸管
硬件电路设计过程经验分享 (1)
献给那些刚开始或即将开始设计硬件电路的人。时光飞逝，离俺最初画第一块电路已有3年。刚刚开始接触电路板的时候，与你一样，俺充满了疑惑同时又带着些兴奋。在网上许多关于硬件电路的经验、知识让人目不暇接。像信号完整性，EMI，PS设计准会把你搞晕。别急，一切要慢慢来。 1)总体思路。 设计硬件电路，大的框架和架构要搞清楚，但要做到这一点还真不容易。有些大框架也许自己的老板、老师已经想好，自己只是把思路具体实现;但也有些要自己设计框架的，那就要搞清楚要实现什么功能，然后找找有否能实现同样或相似功能的参考电路板(要懂得尽量利用他人的成果，越是有经验的工程师越会懂得借鉴他人的成果)。 2)理解电路。 如果你找到了的参考设计，那么恭喜你，你可以节约很多时间了(包括前期设计和后期调试)。马上就copy?NO，还是先看懂理解了再说，一方面能提高我们的电路理解能力，而且能避免设计中的错误。 3)没有找到参考设计? 没关系。先确定大IC芯片，找datasheet，看其关键参数是否符合自己的要求，哪些才是自己需要的关键参数，以及能否看懂这些关键参数，都是硬件工程师的能力的体现，这也需要长期地慢慢地积累。这期间，要善于提问，因为自己不懂的东西，别人往往一句话就能点醒你，尤其是硬件设计。 4)硬件电路设计主要是三个部分，原理图，pcb，物料清单(BOM)表。 原理图设计就是将前面的思路转化为电路原理图。它很像我们教科书上的电路图。
pcb涉及到实际的电路板，它根据原理图转化而来的网表(网表是沟通原理图和pcb之间的桥梁)，而将具体的元器件的封装放置(布局)在电路板上，然后根据飞线(也叫预拉线)连接其电信号(布线)。完成了pcb布局布线后，要用到哪些元器件应该有所归纳，所以我们将用到BOM表。 5)用什么工具? Protel，也就是altimuml容易上手，在国内也比较流行，应付一般的工作已经足够，适合初入门的设计者使用。 6)to be continued...... 其实无论用简单的protel或者复杂的cadence工具，硬件设计大环节是一样的(protel上的操作类似windwos，是post-command型的;而cadence的产品concept&allegro是pre-command型的，用惯了protel，突然转向cadence的工具，会不习惯就是这个原因)。设计大环节都要有1)原理图设计。2)pcb设计。3)制作BOM 表。现在简要谈一下设计流程(步骤)： 1)原理图库建立。要将一个新元件摆放在原理图上，我们必须得建立改元件的库。库中主要定义了该新元件的管脚定义及其属性，并且以具体的图形形式来代表(我们常常看到的是一个矩形(代表其IC BODY)，周围许多短线(代表IC管脚))。protel创建库及其简单，而且因为用的人多，许多元件都能找到现成的库，这一点对使用者极为方便。应搞清楚ic body，ic pins，input pin，output pin，analog pin，digital pin，power pin等区别。 2)有了充足的库之后，就可以在原理图上画图了，按照datasheet和系统设计的要
【精品合集】正弦波逆变电源设计
1. TL494正弦波逆变电源设计 (1) 1. TL494正弦波逆变电源设计 (10) 一种基于单片机的正弦波输出逆变电源的设计 (25) 1. TL494正弦波逆变电源设计 1.1 概述： TL494本身就是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双管室、半桥式、全桥式开关电源。TL494有SO-16和PDIP-16两种封装形式，以适应不同场合的要求。次课程设计我所设计的是TL494正弦波逆变电路，其电路的主要功能是： 1）逆变就是将直流变为交流。由波形发生器产生50Hz、幅度可变的正弦波，与锯齿波比较后，再通过PWM电路，输出SPWM波，经过驱动电路逆变电路，再经过高频变压器与滤波电路输出50Hz的正弦波。 2）电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：高频逆变电路、滤波环节。控制电路主要环节：正弦信号发生电路、脉宽调制PWM、电压电流检测单元、驱动电路。 3）功率变换电路中的高频开关器件采用IGBT或MOSFET。 4）系统具有完善的保护 这是本次课程设计中要设计的电路的概况，其实总的来说用TL494为主要元件实现的正弦波逆变电路控制器具有构思新颖、电路简单、成本低廉以及控制过程稳定等特点，在很多工业控制场合可获得广泛的应用。 1.2 系统总体方案的确定： 通过对设计内容和设计要求的具体分析，我把电路分别设计成两部分：一是主电路，即是采用高频逆变电路和高频变压器的组合来实现，其中的滤波电路则是采用的线路滤波的方式，高频逆变电路由于其要求的特殊性我采用了电压型半桥逆变电路和高频开关IGBT相连接的方法，并且和高频变压器的组合可以高效的实现直流电向交流电的逆变过程。 第二部分控制电路，当然是采用集成芯片TL494来实现，主要原因在于主电路的电流逆变过程中控制电路各单元的复杂性，而TL494本身包含了开关电路控制所需的全部功能和全部脉宽调制电路，同时片内置有线性误差放大器和其他驱动电路等，因此便可以同时实现：正弦信号发生单元、脉宽调制PWM单元、电压电流检测单元和驱动电路单元。 这样就完全确定了系统总体电路的方案。 如图1.2.1框图：
电压型逆变器
电压型逆变电路[浏览次数：约247次] ?电压型逆变电路是指由电压型直流电源供电的逆变电路。它的直流侧为电压源,或并联有大电容,相当于电压源，直流侧电压基本无脉动,直流回路呈现低阻抗。电压型 逆变电路主要应用于各种直流电源。 目录 ?电压型逆变电路种类 ?电压型逆变电路原理 ?电压型逆变电路特点 电压型逆变电路种类 ?1、单相电压型逆变电路 （1）单相半桥电压型逆变电路 优点：简单，使用器件少 缺点：交流电压幅值Ud/2，直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均衡 （2）单相全桥电压型逆变电路，由两个半桥电路的组合，是单相逆变电路中应用最多的。 （3）带中心抽头变压器的逆变电路 2、三相电压型逆变电路 三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变电路，应用最广的是三相桥式逆变电路。 电压型逆变电路原理 ?以三相电压型逆变电路为例：图1是一个三相电压型逆变电路的主电路。直流电源采用相控整流电路，由普通晶闸管组成。逆变电路由6个导电臂组成,每个导电臂均由具有自关断能力的全控型器件及反并联二极管组成，所以实际上也是一种全控型逆变电路。负载为感性，星形接法，在整流电路和逆变电路之间并联大电容Cd。由于Cd的作用，逆变入端电压平滑连续，直流电源具有电压源性质。
逆变电路中各全控器件控制极电压信号的时序如图2b所示。信号脉宽为180°，每隔60°有一次脉冲电平的变化，任何时刻有3个脉冲处于高电平。相应地在主电路中也有3个导电臂处于导通状态。 依此类推，可得uAO波形如图2c所示。其他两相uBO和uCO波形分别滞后于uAO120°和240°。根据uAB＝uAO－uBO，可得uAB波形如图2e所示。由图可见，逆变电路输出电压uAB、uBC和uCA是分别互差120°的交变四阶梯波。该波形不随负载而
二十年经验浓缩：PCB布线设计经验谈附原理图
二十年经验浓缩：PCB布线设计经验谈附原理图 在当今激烈竞争的电池供电市场中，由于成本指标限制，设计人员常常使用双面板。尽管多层板(4层、6层及8层)方案在尺寸、噪声和性能方面具有明显优势，成本压力却促使工程师们重新考虑其布线策略，采用双面板。在本文中，我们将讨论自动布线功能的正确使用和错误使用，有无地平面时电流回路的设计策略，以及对双面板元件布局的建议。 自动布线的优缺点以及模拟电路布线的注意事项 设计PCB时，往往很想使用自动布线。通常，纯数字的电路板(尤其信号电平比较低，电路密度比较小时)采用自动布线是没有问题的。但是，在设计模拟、混合信号或高速电路板时，如果采用布线软件的自动布线工具，可能会出现一些问题，甚至很可能带来严重的电路性能问题。 例如，图1中显示了一个采用自动布线设计的双面板的顶层。此双面板的底层如图2所示，这些布线层的电路原理图如图3a和图3b所示。设计此混合信号电路板时，经仔细考虑，将器件手工放在板上，以便将数字和模拟器件分开放置。采用这种布线方案时，有几个方面需要注意，但最麻烦的是接地。如果在顶层布地线，则顶层的器件都通过走线接地。器件还在底层接地，顶层和底层的地线通过电路板最右侧的过孔连接。当检查这种布线策略时，首先发现的弊端是存在多个地环路。另外，还会发现底层的地线返回路径被水平信号线隔断了。这种接地方案的可取之处是，模拟器件(12位A/D转换器MCP3202和2.5V参考电压源MCP4125)放在电路板的最右侧，这种布局确保了这些模拟芯片下面不会有数字地信号经过。 图3a和图3b所示电路的手工布线如图4、图5所示。在手工布线时，为确保正确实现电路，需要遵循一些通用的设计准则：尽量采用地平面作为电流回路；将模拟地平面和数字地平面分开；如果地平面被信号走线隔断，为降低对地电流回路的干扰，应使信号走线与地平面垂直；模拟电路尽量靠近电路板边缘放置，数字电路尽量靠近电源连接端放置，这样做可以降低由数字开关引起的di/dt效应。 这两种双面板都在底层布有地平面，这种做法是为了方便工程师解决问题，使其可快速明了电路板的布线。厂商的演示板和评估板通常采用这种布线策略。但是，更为普遍的做法是将地平面布在电路板顶层，以降低电磁干扰。
一款高效率正弦波逆变器电路设计-Read
一款高效率正弦波逆变器电路设计 现有的逆变器，有方波输出和正弦波输出的。方波输出的逆变器效率高，但对于都是为正弦波电源设计的电器来说，使用总是不放心，虽然可以适用于许多电器，但部分电器就不适用，或用起来电器的指标会变化。正弦波输出的逆变器就没有这方面的缺点，却存在效率低的缺点。为此笔者设计了一款高效率正弦波逆变器，其电路如图1。 该电路用12V电池供电。先用一片倍压模块倍压为运放供电。可选取ICL7660或MAX1044。运放1产生50Hz正弦波作为基准信号。运放2作为反相器。运放3和运放4作为迟滞比较器。其实运放3和开关管1构成的是比例开关电源。运放4和开关管2也同样。它的开关频率不稳定。在运放1输出信号为正相时，运放3和开关管工作。这时运放2输出的是负相。这时运放4的正输入端的电位（恒为0）总比负输入端的电位高，所以运放4输出恒为1，开关管关闭。在运放1输出为负相时，则相反。这就实现了两开关管交替工作。 下面论述一下开关管是怎么工作的。当基准信号比检测信号，也即是运放3或4的负输入端的信号比正输入端的信号高一微小值时，比较器输出0，开关管开，随之检测信号迅速提高，当检测信号比基准信号高一微小值时，比较器输出1，开关管关。这里要注意的是，在电路翻转时比较器有个正反馈过程，这是迟滞比较器的特点。比如说在基准信号比检测信号低的前提下，随着它们的差值不断地靠近，在它们相等的瞬间，基准信号马上比检测信号高出一定值。这个“一定值”影响开关频率。它越大频率越低。这里选它为0.1～0.2V。 C3，C4的作用是为了让频率较高的开关续流电流通过，而对频率较低的50Hz信号产生较大的阻抗。C5由公式：50= 算出。L一般为70H，制作时最好测一下。这样C为0.15μ左右。 R4与R3的比值要严格等于0.5，大了波形失真明显，小了不能起振，但是宁可大一些，不可小。开关管的最大电流为：I==25A 。 这里较详细的讨论一下L1，L2的选值。把负载电等效回变压器的输入端，其电路为图2。R=， C=NC ,考虑到开关频率比50Hz大得多，在开关从开到关的过 程，可以把变压器的电压看成是不变的。则电源通过L输出 的能量为：W=∫Uccdt=t,忽略一切不理想损耗，此能量应等 于负载消耗能量。上式的平均功率为：P=t 我们希望在Ucc-U接近于某一小值时，电池能以较高的 开关频率并符合要求地向变压器供电。这个“某一小值”这里取0.5V，频率取5kHz。当Ucc-U<0.5V，开关管将较长时间开着（这是相对来说的）。如果需要这个电源的最大输出功率为150W，那么负载电阻为322.7?，折算到变压器输入端为：0.48?。 ∴负载此时的瞬时功率为：P=U*U/R=11.5*11.5/0.48=276W ∴P=×=276 ∴L=2.2μH 可以看出L值很小，对开关管不利，并且输出有削峰。制作时可以增加L值，但最大输出功率会减少。解决这一问题的最好方法是，用16V电源供电，还用8.5V变压器（峰值为12V），和峰值为12V的基准信号，但这时的电路需要改动，这里就不讨论了。
逆变器的基本知识
浅谈光伏发电系统用逆变器的基本知识 逆变器的概念 通常，把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应，把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。 现代逆变技术是研究逆变电路理论和应用的一门科学技术。它是建立在工业电子技术、半导体器件技术、现代控制技术、现代电力电子技术、半导体变流技术、脉宽调制（ＰＷＭ）技术等学科基础之上的一门实用技术。它主要包括半导体功率集成器件及其应用、逆变电路和逆变控制技术３大部分。 逆变器的分类 逆变器的种类很多，可按照不同的方法进行分类。 １．按逆变器输出交流电能的频率分，可分为工频逆变器、中频逆器和高频逆变器。工频逆变器的频率为５０～６０Ｈｚ的逆变器；中频逆变器的频率一般为４００Ｈｚ到十几ｋＨｚ；高频逆变器的频率一般为十几ｋＨｚ到ＭＨｚ。 ２．按逆变器输出的相数分，可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。３．按照逆变器输出电能的去向分，可分为有源逆变器和无源逆变器。凡将逆变器输出的电能向工业电网输送的逆变器，称为有源逆变器；凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。 ４．按逆变器主电路的形式分，可分为单端式逆变器，推挽式逆变器、半桥式逆变器和全桥式逆变器。 ５．按逆变器主开关器件的类型分，可分为晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器和绝缘栅双极晶体管（ＩＧＢＴ）逆变器等。又可将其归纳为“半控型”逆
变器和“全控制”逆变器两大类。前者，不具备自关断能力，元器件在导通后即失去控制作用，故称之为“半控型”普通晶闸管即属于这一类；后者，则具有自关断能力，即无器件的导通和关断均可由控制极加以控制，故称之为“全控型”，电力场效应晶体管和绝缘栅双权晶体管（ＩＧＢＴ）等均属于这一类。 ６．按直流电源分，可分为电压源型逆变器（ＶＳＩ）和电流源型逆变器（ＣＳＩ）。前者，直流电压近于恒定，输出电压为交变方波；后者，直流电流近于恒定，输也电流为交变方波。 ７．按逆变器输出电压或电流的波形分，可分为正弦波输出逆变器和非正弦波输出逆变器。 ８．按逆变器控制方式分，可分为调频式（ＰＦＭ）逆变器和调脉宽式（ＰＷＭ）逆变器。 ９．按逆变器开关电路工作方式分，可分为谐振式逆变器，定频硬开关式逆变器和定频软开关式逆变器。 １０．按逆变器换流方式分，可分为负载换流式逆变器和自换流式逆变器。 逆变器的基本结构 逆变器的直接功能是将直流电能变换成为交流电能 逆变装置的核心，是逆变开关电路，简称为逆变电路。 该电路通过电力电子开关的导通与关断，来完成逆变的功能。电力电子开关器件的通断，需要一定的驱动脉冲，这些脉冲可能通过改变一个电压信号来调节。产生和调节脉冲的电路。通常称为控制电路或控制回路。逆变装置的基本结构，除上述的逆变电路和控制电路外，还有保护电路、输出电路、输入电路、输出电路等，如图２所示。 逆变器的工作原理。
一位工程师8层板设计经验
一位工程师8层板设计经验 A.创建网络表 1.网络表是原理图与PCB的接口文件，PCB设计人员应根据所用的原理图和PCB设计工具的特性，选用正确的网络表格式，创建符合要求的网络表。 2.创建网络表的过程中，应根据原理图设计工具的特性，积极协助原理图设计者排除错误。保证网络表的正确性和完整性。 3.确定器件的封装（PCB FOOTPRINT）． 4.创建PCB板 根据单板结构图或对应的标准板框,创建PCB设计文件； 注意正确选定单板坐标原点的位置，原点的设置原则： A.单板左边和下边的延长线交汇点。 B.单板左下角的第一个焊盘。 板框四周倒圆角，倒角半径3.5mm。特殊情况参考结构设计要求。 B.布局 1.根据结构图设置板框尺寸，按结构要素布置安装孔、接插件等需要定位的器件，并给这些器件赋予不可移动属性(锁定)。按
工艺设计规范的要求进行尺寸标注。 2.根据结构图和生产加工时所须的夹持边设置印制板的禁止布线区、禁止布局区域。根据某些元件的特殊要求，设置禁止布线区。 3.综合考虑PCB性能和加工的效率选择加工流程。 加工工艺的优选顺序为：元件面单面贴装——元件面贴、插混装（元件面插装焊接面贴装一次波峰成型）——双面贴装——元件面贴插混装、焊接面贴装。 4.布局操作的基本原则 A.遵照“先大后小，先难后易”的布置原则，即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局． B.布局中应参考原理框图，根据单板的主信号流向规律安排主要元器件． C.布局应尽量满足以下要求:总的连线尽可能短，关键信号线最短;高电压、大电流信号与小电流，低电压的弱信号完全分开;模拟信号与数字信号分开；高频信号与低频信号分开；高频元器件的间隔要充分． D.相同结构电路部分，尽可能采用“对称式”标准布局； E.按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局； F.器件布局栅格的设置，一般IC器件布局时，栅格应为5--20mil,小型表面安装器件，如表面贴装元件布局时，栅格设置应不少于5mil。
逆变器的分类和主要技术性能评价
逆变器的分类和主要技术性能评价 逆变器的种类很多，可按照不同的方法进行分类。 1、按逆变器输出交流电能的频率分，可分为工频逆变器、中频逆器和高频逆变器。工频逆变器的频率为 50～60Hz的逆变器；中频逆变器的频率一般为 400Hz到十几KHz；高频逆变器的频率一般为十几KHz到MHz。 2、按逆变器输出的相数分，可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。 3、按照逆变器输出电能的去向分，可分为有源逆变器和无源逆变器。凡将逆变器输出的电能向工业电网输送的逆变器，称为有源逆变器；凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。 4、按逆变器主电路的形式分，可分为单端式逆变器，推挽式逆变器、半桥式逆变器和全桥式逆变器。 5、按逆变器主开关器件的类型分，可分为晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器和绝缘栅双极晶体管（IGBT）逆变器等。又可将其归纳为"半控型"逆变器和"全控制"逆变器两大类。前者，不具备自关断能力，元器件在导通后即失去控制作用，故称之为"半控型"普通晶闸管即属于这一类；后者，则具有自关断能力，即无器件的导通和关断均可由控制极加以控制，故称之为"全控型"，电力场效应晶体管和绝缘栅双权晶体管（IGBT）等均属于这一类。 6、按直流电源分，可分为电压源型逆变器（VSI）和电流源型逆变器（CSI）。前者，直流电压近于恒定，输出电压为交变方波；后者，直流电流近于恒定，输也电流为交变方波。 7、按逆变器输出电压或电流的波形分，可分为正弦波输出逆变器和非正弦波输出逆变器。 8、按逆变器控制方式分，可分为调频式（PFM）逆变器和调脉宽式（PWM）逆变器。 9、按逆变器开关电路工作方式分，可分为谐振式逆变器，定频硬开关式逆变器和定频软开关式逆变器。 10、按逆变器换流方式分，可分为负载换流式逆变器和自换流式逆变器。 逆变器的主要技术性能及评价选用 一、技术性能 1、额定输出电压 在规定的输入直流电压允许的波动范围内，它表示逆变器应能输出的额定电压值。对输出额定电压值的稳定准确度一般有如下规定： （1）在稳态运行时，电压波动范围应有一个限定，例如其偏差不超过额定值的±３％或±５％。 （2）在负载突变（额定负载 0％→50％→100％）或有其他干扰因素影响的动态情况下，其输出电压偏差不应超过额定值的± 8％或±10％。 2、输出电压的不平衡度 在正常工作条件下，逆变器输出的三相电压不平衡度（逆序分量对正序分量之比）应不超过一个规定值，一般以％表示，如 5％或 8％。 3、输出电压的波形失真度 当逆变器输出电压为正弦度时，应规定允许的最大波形失真度（或谐波含量）。通常以输出电压的总波形失真度表示，其值不应超过 5％（单相输出允许 10％）。 4、额定输出频率 逆变器输出交流电压的频率应是一个相对稳定的值，通常为工频 50Hz。正常工作条件下其偏差应在±1％以内。
分压电路设计经验
前些天有人问我如何实现精密的分压，他认为电阻分压不够精密.其实分压的目的就是为了符合AD转换的输入范围，但其实有时候不但输入范围超出AD量程,甚至会是一个负电压，这个时候需要将电压平移?反正今天双休有空,我就说说自己的做法,疏漏之处敬请谅解 现今大多数的AD芯片都采用单电源+5V、+3.3V甚至更低的+1.8V供电，其差模输入范围一般是土Vref（差分输入）、0?+Vref,部分允许使用外部基准的芯片允许0?VDD的输入范围，但是无论如何无法对一个负的输 入电压进行A to D的转换（也许有一些双电源的AD芯片可以，但我是个新手没仔细研究过）。如果要对一个过零的正负信号进行AD转换就必须进行电平的平移。理论上如图1所示的差分放大器就可以完成电平平移 的效果，差分放大器的增益等于1，因此Vout = Vin + 5.000。Vin = -5?+5V，因此经过平移后Vout = 0?10V， 再经过电阻R18、R19二分压到符合AD系统输入范围的电压。 但是图1所示的电路并不理想。第一，放大电路的输入阻抗约等于R16 + R17 = 20K,低的输入阻抗要求信 号源必须是低内阻具有衡压输出特性的信号源，否则将造成很大的误差；第二，R8 R9 R16 R17的匹配程度 将直接影响增益精度；第三，R18 R19的二分压也将带来2%的最大误差，如果并非二分压那么R18工R19,由于消耗的功率不一样导致R18温度与R19不相等，温漂将使得分压误差加大；第四，任何接入的电路将等效成一个
负载，即使AD系统只吸收很低的电流，等效阻抗很大，也将进一步加大分压的误差。 对于第一个问题，可以在差分放大前加入一级电压跟随器作为缓冲，利用运放的高输入阻抗减少对信号源 的影响，并且运放的低输出阻抗衡压输出的特性可以很好的满足差分放大级的“特殊”要求。对于第二和第三个问题，使用0.1%低温漂的精密电阻器可以大为改善。对于第四个问题，再运放负载能力允许的情况下使用阻值更小的电阻器可以将影响降低，但是应当注意的是-----使用阻值更小的电阻器将会使消耗功率增加，而消耗功率的增加又使得温度上升，温漂问题加重。经过改进的电路如图2所示： 当然，你还可以使用单片集成差分放大器去替换后端的用精密运放和精密电阻器构建的差分放大电路，例如单位增益的AMP03。其高共模抑制比（CMRR）: 100 dB（典型值）、低非线性度：0.001%（最大值）、低失真：0.001%（典型值）、总增益误差0.0080% 的性能是绝对优胜于分立器件构建的差分放大电路的。然而成本是否增加很多我就不知道了，我不是采购不知道价格，哈哈。
正弦波逆变器SPWM设计参考
正弦波逆变器SPWM设计参考 //最近在搞SPWM逆变，贡献一个小程序，FYI //用18F452调的，只有SPWM波形部分，反馈没加进来，如果需要改 幅度，该R_rate的值就好了，范围（1~195） //晶震10M+PLL锁到 40M，RC2输出SPWM波形，RC0为50HZ方波，作为半桥驱动时的交越信号。 void main() { asm(“NOP”); TRISC=0X00; //设置I/O口方向 TRISD=0X00; //设置I/O口方向 PORTC=0X00; PORTD=0X00; //=============LCD init====================== // lcd_init(); //=============timer0 init=================== T0CON=0x82; //8分频 ;0xCx is 8bit timer TMR0L=0x79; TMR0H=0XFE; GIE=0X1; //开放全 局中断 TMR0IE=1; //使能timer0 interrupt //==============PWM init===================== PR2=124; //设置PWM频率20K CCPR1L=0; //设置占空比高8位,init时为0 CCP1CON=0x0F; //CCP select PWM mode T2CON=0X05; //设置TIMER2预分频比并使能T2 //==============MAIN LOOP==================== while(1) { } } //===============中断函数============================= void interrupt ISR(void) { if((TMR0IF)(TMR0IE)) { TMR0L=0x79; TMR0H=0XFE; TMR0IF=0;//清除中断标志 update_duty();//用3.2K的定 时频率按照正弦规律改变脉宽，改64次正好为50HZ的调制正弦波 } } //下面这部分摘自另一个文件， unsigned char R_sin=0; //这个变量从0~31变 化。 unsigned char R_rate=190;//幅度 void update_duty(void) { unsigned int i=0; if(R_sin==0) RC0=!RC0; //创造交越信号 i=((float) (sin_tab[R_sin]))*R_rate/100; R_sin++; if(R_sin==32) R_sin=0;
电压型三相PWM逆变器控制的研究
电压型三相PWM逆变器控制的研究 [摘要]电压型三相PWM逆变器作为电力系统的关键设备，对于能源的转换效率和可靠性具有举足轻重的作用，其控制技术更是备受世界各国学者的关注。因此，本文我们重点对电压型三相PWM逆变器的电流控制技术进行了分析，以期为提高电压型三相PWM逆变器的性能提供一些有益的参考。 【关键词】电压型三相PWM逆变器；控制；技术 随着新能源分布式发电系统的发展，当大电网出现电压骤升、骤降、不平衡和谐波等电能质量问题或有计划检修时，系统转入孤岛运行模式，此时的电压（指电压幅值）和频率由内部微电源控制器负责调节。在这种情况下，传统的并网逆变器控制方式难以满足电力系统稳定运行的需要，因此要研究适用于电力系统的电压型三相PWM逆变器控制技术。 1、电压型三相PWM逆变器的概述 电压型逆变器是应用最广的一种DC-AC变换器，其直流侧以电容为能量缓冲元件，从而使其直流侧呈现出电压源特性。根据电压型逆变器的控制方式和结构的不同，电压型逆变器主要可分为方波型、阶梯波型、正弦波型（PWM型）三类。 电压型方波逆变器以及电压型阶梯波逆变器当需要改变输出电压幅值时，一般采用脉冲幅值调制（PAM）或单脉冲调制（SPM），它们应用于大功率场合具有开关损耗低，运行可靠等优点，但也存在动态响应慢、谐波含量大（方波逆变器）、结构复杂（阶梯波逆变器）等一系列不足。为此考虑设计另一类能克服上述不足且性能优越的电压型逆变器，即脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）电压型逆变器。这种电压型正弦波逆变器一般应具有以下特点：（1）逆变器的直流电压可采用结构简单的不控整流电路。（2）利用单一的功率电路及其控制，可同时调整输出频率和输出电压，动态响应快。（3）由于输出电压的谐波频率主要分布在开关频率及其以上频段，因而输出谐波含量低。 根据输出电流的相数，电压型PWM逆变器又可以分为电压型单相PWM逆变器和电压型三相PWM逆变器。其中，电压型单相PWM逆变器受到电网负载平衡要求、功率器件容量、零线电流和用电负载性质的影响，其容量一般都在100KV A以下，而电压型三相PWM逆变器多应用于大容量的逆变电路。 2、电压型三相PWM逆变器控制方法的分析 2.1电压型三相PWM逆变器控制方法的概述 电压型三相PWM逆变器在独立模式下一般采用双闭环控制，即由电压环控制输出电压，采用电流环提高系统的动态响应速度。根据反馈电流的采样，电流
正弦波逆变器电路图及制作过程
正弦波逆变器电路图及制作过程 1000W正弦波逆变器制作过程详解 作者老寿电路图献上！ ！ 这个机器，输入电压是直流是12V,也可以是24V，12V时我的目标是800W，力争1000W， 整体结构是学习了钟工的3000W机器具体电路图请参考:1000W正弦波逆变器(直流12V转交流220V)电路图也是下面一个大散热板，上面是一块和散热板一样大小的功率主板，长228MM，宽140MM。升压部分的4个功率管，H桥的4个功率管及4个TO220封装的快速二极管直接拧在散热板；DC-DC 升压电路的驱动板和S P W M的驱动板直插在功率主板上。
板 因为电流较大，所以用了三对6平方的软线直接焊在功率
上 如图： 在板子上预留了一个储能电感的位置，一般情况用准开环，不装储能电感，就直接搭通，如果要用闭环稳压，就可以在这个位置装一个E C35的电感上图红色的东西，是一个0.6W的取样变压器，如果用差分取样，这个位置可以装二个200K的降压电阻，取样变压器的左边，一个小变压器样子的是预留的电流互感器的位置，这次因为不用电流反馈，所以没有装互感器，P C B 下面直接搭通。
上面是SPWM驱动板的接口，4个圆孔下面是装H桥的4个大功率管，那个白色的东西是0.1R电流取样电阻。二个直径40的铁硅铝磁绕的滤波电感，是用1.18的线每个绕90圈，电感量约1MH，磁环初始导磁率为90。 今天把S P W M驱动板插上去了，一开机，保护电路竟然误动作，蜂鸣器嘟嘟做响，后来请教了张工后，改了几个元件的数值，问题就解决了。开机成功了（这次居然没有炸管子），正弦波波形良好，我用了二个200W一个150W的灯泡做负载，电参仪上显示输出功率为617W， 算了一下，这时的效率大约在91.5-92%左右（因为空载电流稍大，有点影响效率，可惜） 本来准备明天继续加大负载到1000W左右，可是发现了一个问题，稳压部分不工作，调电位器没有反应，一查，发现是那个漂亮的取样变压器竟然没有输出，郁闷啊， 因为要换变压器，就必须把整机全部拆下来，二个小时还不一定弄得好，烦啊！ 下面是几张照片： 上图是整机工作时的情形