【導(dǎo)讀】設(shè)計(jì)正弦波逆變器時(shí)，大多數(shù)人會(huì)選擇使用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)制作。雖然單片機(jī)能夠帶來(lái)精度高正弦波波形規(guī)范的好處，但是對(duì)于一些新手來(lái)說(shuō)單片機(jī)并不是那么容易掌握的。所以本篇文章提供了一種通過硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)高頻純正弦SPWM逆變電源后級(jí)電路的方法，這種方法步驟簡(jiǎn)單，非常易于掌握。
本電路優(yōu)點(diǎn)：
1、電路極簡(jiǎn)單，可能為世界上最簡(jiǎn)單的分立SPWM電路
2、單電源寬電壓供電（10V-30V）
3、輸出最大占空比高，仿真時(shí)最大占空比已經(jīng)接近100%。這將導(dǎo)致母線電壓利用率高，母線電壓340V就足夠產(chǎn)生230V的工頻正弦交流電。
4、隔離輸出，受外圍電路干擾少。
系統(tǒng)框圖如下。
圖1系統(tǒng)框圖
本電路沒有使用穩(wěn)壓反饋，故穩(wěn)壓功能全靠前級(jí)完成前級(jí)一般由SG3525或者TL494組成，圖1中由于使用了虛擬雙電源，因此單電源供電即可，所以省略一個(gè)輔助電源變壓器。
LM7809將電池電壓降為穩(wěn)定的9V，這使得電路可以在寬電源（10V-30V）情況下工作，TDA2030為核心組成了虛擬雙電源，將正9V變成正負(fù)4.5V的雙電源。NE555及周邊元件組成頻率約為20KHz的高線形度三角波振蕩器，如圖，在NE555的2和6腳可以得到在3V和6V之間運(yùn)動(dòng)的三角波。IC1為L(zhǎng)M324，IC1A及周邊元件組成50Hz工頻正弦振蕩器，產(chǎn)生幅度4。5V的正弦波（對(duì)于產(chǎn)生的虛地），圈一電位器將這個(gè)正弦波幅度分壓到3.5V。
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IC1B和IC1C及周邊元件組成精密整流電路，將正弦波變成3V賦值的饅頭波。這個(gè)饅頭波要去和NE555的三角波比較，三角波和饅頭波的幅值雖然向同，都是3V，但是這個(gè)饅頭波的最低電位比三角波的高1.5V。因此，IC1D及周邊元件組成減法電路，將饅頭波整體下調(diào)1。5V，這樣三角波和饅頭波就可以比較了。LM393B進(jìn)行比較工作，產(chǎn)生同相位的SPWM波，此波與LM393A組成的正弦波-方波轉(zhuǎn)換器輸出的同步方波送入CD4081等組成的編碼電路進(jìn)行編碼，產(chǎn)生最終驅(qū)動(dòng)功率管的SPWM信號(hào)。兩個(gè)20K電阻和47P電容用于產(chǎn)生死區(qū)于高頻臂。本電路設(shè)計(jì)巧妙的地方之一就是虛地和實(shí)地的轉(zhuǎn)換。LM393A之前電路是工作在虛地狀態(tài)的，而LM393之后的電路卻變成了實(shí)地。因?yàn)?.5V的交流（對(duì)于虛地）對(duì)于實(shí)地來(lái)說(shuō)是個(gè)9V的脈沖。LM393B周邊電路也是類似原理。
然后看H橋電路圖。
圖2 H橋電路圖
圖2是H橋電路。注意；三個(gè)TLP250邊上的接地符號(hào)一定接驅(qū)動(dòng)板的實(shí)地!功率管的地也可與前級(jí)共地（接電瓶）。也可以前后級(jí)隔離。H橋圖中的12V電壓可以由主變壓器的分繞組+LM7812提供（前后級(jí)隔離方案），也可以直接由電池提供（12V供電情況下，前后級(jí)不隔離，共地狀態(tài)）。
先分析左邊的高頻臂；下臂的IRFP460采用光藕直接驅(qū)動(dòng)，上臂的IRFP460采用自舉電容+光藕驅(qū)動(dòng)。工作原理簡(jiǎn)述；當(dāng)下臂導(dǎo)通時(shí)，高頻橋的功率管的中點(diǎn)相當(dāng)于接地，此時(shí)104的自舉電容通過FR107和下臂管充電，當(dāng)下臂管關(guān)斷上臂導(dǎo)通時(shí)，104電容與地隔離，當(dāng)TLP250內(nèi)部三極管導(dǎo)通后，相當(dāng)于給上臂管的GS之間施加一個(gè)電壓，因此上臂管可以在與之對(duì)應(yīng)TLP250的控制下導(dǎo)通和關(guān)斷。
再分析右邊的工頻臂；這一部分的電路使用了適合制作的大功率方波逆變器里的一個(gè)半橋。當(dāng)TLP250輸出高電平時(shí)，工頻橋下臂導(dǎo)通，此時(shí)工頻橋中點(diǎn)等效接地，此時(shí)1uF電容通過FR107和下臂管充電。但由于那個(gè)三極管也導(dǎo)通，導(dǎo)致上臂管此時(shí)GS間相對(duì)電壓為零，因此上臂管截止。當(dāng)TLP250輸出低電平時(shí)，下臂管和那個(gè)三極管都關(guān)斷。三極管的關(guān)斷和電容上儲(chǔ)存的電壓導(dǎo)致上臂管導(dǎo)通。工頻臂就是這么工作的，因此要么上管導(dǎo)通，要么下管導(dǎo)通。由于SPWM3是50Hz的脈沖，所以可以在工頻橋中點(diǎn)得到50Hz、占空比50%的交流電壓。
兩個(gè)1mH電感、和一個(gè)400V 40uF電容用來(lái)完成高頻濾波的任務(wù)，把高頻SPWM方波變成50Hz的正弦波。
以上就是對(duì)于原理的分析，下面說(shuō)一說(shuō)原理分析。
1、組裝電路。
2、查看A點(diǎn)波形，應(yīng)該為50Hz幅值4。5V（對(duì)虛地）的正弦波。
3、調(diào)整圈1電位器使其滑動(dòng)端（B）對(duì)虛地有3V幅值（對(duì)虛地）的正弦波脈沖，此時(shí)在C點(diǎn)可以看到幅值3V頻率100Hz的饅頭波（對(duì)虛地）。
4、調(diào)整圈2電位器，是其滑動(dòng)端對(duì)地（實(shí)地）有1.5V電壓，此時(shí)在D點(diǎn)可以看到幅值3V對(duì)實(shí)地向上偏移3V的饅頭波。
5、測(cè)試E點(diǎn)，可以看到一個(gè)對(duì)實(shí)地向上偏移3V幅值3V頻率20KHz左右的三角波，F(xiàn)輸出幅值9V的50Hz脈沖方波。
6、在LM393B的輸出端應(yīng)該可以測(cè)到幅值為9V的SPWM脈沖。
7、測(cè)試SPWM1-3的波形，是否如圖3所示。
圖3
需要注意的是，本篇文章當(dāng)中的這套設(shè)計(jì)放棄了單片機(jī)，完全依靠仿真來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中會(huì)遇到一些小問題。不過都在能夠解決的范圍之內(nèi)。在閱讀過本篇文章之后希望大家能夠自己動(dòng)手進(jìn)行實(shí)際操作來(lái)鞏固學(xué)習(xí)到知識(shí)。
