【正文】 地計(jì)算出來。依據(jù)計(jì)算結(jié)果來控制逆變電路中各個(gè)開關(guān)器件的通斷，就可以得到所需要的PWM波形，但是這種計(jì)算很繁瑣，較為實(shí)用的方法是采用調(diào)制控制，把所希望輸出的正弦波作為調(diào)制信號(hào)ur，把接受調(diào)制的等腰三角波作為載波信號(hào)uc。對(duì)逆變橋V1～V4的控制方法如下：①當(dāng)ur正半周時(shí)，讓V1一直保持通態(tài)，V2保持?jǐn)鄳B(tài)。在ur與uc正極性三角波交點(diǎn)處控制V4的通斷，在uruc各區(qū)間，控制V4為通態(tài)，輸出負(fù)載電壓u0=Ud。在uruc區(qū)間，控制V4為斷態(tài)，輸出負(fù)載電壓u0=0，此時(shí)負(fù)載電流可以經(jīng)過VD3與V1續(xù)流。②當(dāng)ur負(fù)半周時(shí)，讓V2一直保持通態(tài)，V1保持?jǐn)鄳B(tài)。在ur與uc負(fù)極性三角波交點(diǎn)處控制V3的通斷。在uruc各區(qū)間，控制V3為通態(tài)，輸出負(fù)載電壓u0=Ud。在uruc各區(qū)間，控制V3為斷態(tài)，輸出負(fù)載電壓u0=0，此時(shí)負(fù)載電流可以經(jīng)過VD4與V2續(xù)流。逆變電路輸出的u0為PWM波形，u0f為u0的基波分量。由于在這種控制方式圖 65urucuO ?tO ?tuo uofuoUdUd中的PWM波形只能在一個(gè)方向變化，故稱為單極性PWM控制方式。載波比：載波頻率fc與調(diào)制信號(hào)頻率fr之比，N= fc / fr調(diào)制比：正弦波幅值與三角波幅值比值稱為調(diào)制比:M=Vrm/Vcm 逆變電路的選擇逆變電路分為有緣逆變和無源逆變，我采用的是無源逆變，因?yàn)橛芯壞孀儗⒛孀冸娐返慕涣鱾?cè)接到交流電網(wǎng)上，把直流電逆變成同頻率的交流電反送到電網(wǎng)去。本設(shè)計(jì)采用的Spwm正弦波脈寬調(diào)制逆變電路。優(yōu)點(diǎn)：Spwm正弦波脈寬調(diào)制逆變相同的開關(guān)頻率時(shí)單極性SPWM：開關(guān)動(dòng)作次數(shù)相對(duì)少些，諧波情況好些，多用于單相逆變。 高頻升壓電路 電壓器的概述大部份的變壓器均有固定的鐵心，其上繞有一次與二次的線圈?；阼F材的高導(dǎo)磁性，大部份磁通量局限在鐵心里，因此，兩組線圈藉此可以獲得相當(dāng)高程度之磁耦合。在一些變壓器中，線圈與鐵心二者間緊密地結(jié)合，其一次與二次電壓的比值幾乎與二者之線圈匝數(shù)比相同。因此，變壓器之匝數(shù)比，一般可作為變壓器升壓或降壓的參考指標(biāo)。由于此項(xiàng)升壓與降壓的功能，使得變壓器已成為現(xiàn)代化電力系統(tǒng)之一重要附屑物，提升輸電電壓使得長途輸 變 壓 器 的 工 作 原 理變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓（或電流） 。變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞。四、原理演示圖 227 變壓器原理演示變壓器的基本原理是電磁感應(yīng)原理，現(xiàn)以單相雙繞組變壓器為例說明其基本工作原理（如上圖）：當(dāng)一次側(cè)繞組上加上電壓 218。1 時(shí)，流過電流 205。1，在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通 216。1，這些磁通稱為主磁通，在它作用下，兩側(cè)繞組分別感應(yīng)電勢(shì) 201。1，201。2，感應(yīng)電勢(shì)公式為：E= 式中：E感應(yīng)電勢(shì)有效值 f頻率 N匝數(shù) 216。m主磁通最大值 由于二次繞組與一次繞組匝數(shù)不同，感應(yīng)電勢(shì) E1 和 E2 大小也不同，當(dāng)略去內(nèi)阻抗壓降后，電壓 218。1 和 218。2 大小也就不同。 當(dāng)變壓器二次側(cè)空載時(shí)，一次側(cè)僅流過主磁通的電流（205。0），這個(gè)電流稱為激磁電流。當(dāng)二次側(cè)加負(fù)載流過負(fù)載電流 205。2 時(shí)，也在鐵芯中產(chǎn)生磁通，力圖改變主磁通，但一次電壓不變時(shí)，主磁通是不變的，一次側(cè)就要流過兩部分電流，一部分為激磁電流 205。0，一部分為用來平衡 205。2，所以這部分電流隨著 205。2 變化而變化。當(dāng)電流乘以匝數(shù)時(shí)，就是磁勢(shì)。 上述的平衡作用實(shí)質(zhì)上是磁勢(shì)平衡作用，變壓器就是通過磁勢(shì)平衡作用實(shí)現(xiàn)了一、二次側(cè)的能量傳遞。 Spwm產(chǎn)生電路 LM4651的電路圖228 LM4651的原理圖利用美國國家半導(dǎo)體公司（NSC）推出的LM4651/LM4652 Overture TM最新IC和很少的外部元件,即可組成170W高效D類音頻功率放大器。LM4651的PWM驅(qū)動(dòng)器與LM4652半橋（Hbridge）功率MOSFET IC所構(gòu)成的這種簡單緊湊的D類超低音（Subwoofer）放大器完全解決了通常僅在AB類放大器中才能看到的保護(hù)問題,但效率比AB類放大器有較大提高,而散熱器尺寸則比功率電平相同的AB類放大器有所減小,LM4651與LM4652被應(yīng)用在家庭影院和PC自動(dòng)（Powered）超低音放大器、汽車音響增強(qiáng)（booster）放大器和自供是（selfpowered）揚(yáng)聲器等方面,會(huì)取得令人滿意的效果。1 引腳功能LM4651 采用 28 腳塑料封裝，LM4652 采用 15 腳 TO220 塑料封裝,分為隔離和非隔離兩種形式。其中,采用隔離型的 LM4652TF 引腳排列如圖 229 所示。圖 229 LM4652TF 引腳排圖LM4651 是一種 PWM 控制/驅(qū)動(dòng)器 IC,內(nèi)置振蕩器、PWM 比較器、誤差放大器、反饋測(cè)量放大器、數(shù)字邏輯與保護(hù)電路及驅(qū)動(dòng)器等。 主要特點(diǎn)LM4651/LM4652 的主要特點(diǎn)如下：●具有常規(guī)的脈沖寬度調(diào)制（LM46451）?！耖_關(guān)頻率外部可控,范圍為 75～200kHz?！駜?nèi)含集成誤差放大器和反饋放大器?！窨蓪?dǎo)通軟啟動(dòng)和欠電壓閉鎖。 圖 230 過調(diào)制保護(hù)脈圖●具有過調(diào)制保護(hù)（軟削波）功能?！窨蛇M(jìn)行短路電流限制和熱關(guān)閉保護(hù)●具有自檢查保護(hù)診斷功能。3 原理和應(yīng)用電路LM4651 與 LM4652 的典型應(yīng)用及測(cè)試電路。該電路有助于人們了解兩芯片尤其是 LM2651 的功能和原理。 系統(tǒng)功能簡述LM4651 是常規(guī)脈沖寬度調(diào)制器/驅(qū)動(dòng)器 IC。圖 230 所示為輸入音頻信號(hào)與頻率遠(yuǎn)高于音頻信號(hào)的三角波信號(hào)的比較波形。比較器產(chǎn)生一個(gè)占空比與音頻信號(hào)電平成正比的矩形波電壓,以驅(qū)動(dòng) LM4652 半橋電路中的功率 MOSFET,然后將功率 MOSFET 的脈沖序列（frain）通過 LC 低通濾波器在濾除高頻后施加到揚(yáng)聲器。 待機(jī)（Standby）功能LM4651 的 CMOS 兼容性允許通過關(guān)閉脈沖寬度波形去關(guān)斷所有功率MOSFET。由于待機(jī)狀態(tài)關(guān)閉了脈沖寬度波形,其音東衰減大于 120dB,因 而 EMI被限制到最小限度,當(dāng)腳 13 不邏輯“1”功 5V 時(shí),待機(jī)功能有效。腳 13 為邏輯“0”或 0V 時(shí),待機(jī)無效,允許利用輸入信號(hào)調(diào)制。 啟動(dòng)程序和定時(shí)LM4651 具有內(nèi)部軟啟動(dòng)功能,該軟啟動(dòng)功能可保證系統(tǒng)的可靠和協(xié)調(diào)啟動(dòng),從而使導(dǎo)通喇叭聲（thump）或彭彭聲（pop）減到最小。在啟動(dòng)周期內(nèi),系統(tǒng)保持待機(jī)模式。啟動(dòng)時(shí)間的調(diào)節(jié)可通過連接到 START 腳的電容（CSTSRT）來控制。圖 231 LM4651 應(yīng)用電路圖 電流限制和短路保護(hù)連接在 SCKT 腳與 GND 之間電阻 RSCKT 用來決定最大輸出電流。一旦輸出電流高于設(shè)定限制,短路保護(hù)將關(guān)斷所有功率 MOSFET電流限制最小設(shè)備在 10A,但調(diào)節(jié) RSCKT 數(shù)值可以適當(dāng)使電流增大,在輸出端短路或場(chǎng)聲器失效（出現(xiàn)短路）的情況下,IC 將執(zhí)行安全保護(hù)功能。 過調(diào)制保護(hù)圖 230 為過調(diào)制保護(hù)工作波形。當(dāng)輸入信號(hào)幅值高于內(nèi)部三角波時(shí),過調(diào)制條件發(fā)生,如果缺少過調(diào)制,將導(dǎo)致功率 MOSFET 永久性毀壞。在正統(tǒng)波頂部,過調(diào)制保護(hù)還提供一個(gè)軟削波（soft clip）型響應(yīng)。對(duì)于給定的相同的電壓和負(fù)載,這種限幅將使輸出功率降低。 反饋放大器和濾波器反饋放大器用來進(jìn)行差動(dòng)取樣輸出信號(hào)并為誤差放大器提供一個(gè)單端反饋信號(hào),反饋信號(hào)直接取自 LC 濾波器之前的開關(guān)輸出,從而避免了輸出濾波器引起的相移。來源于橋式輸出的差動(dòng)信號(hào)經(jīng)單極點(diǎn)或雙極點(diǎn)的 RC 濾波器進(jìn)入到作為反饋放大器使用的高輸入阻抗測(cè)量放大。反饋測(cè)量放大器的內(nèi)部固定增益為1。 誤差放大器音頻輸入信號(hào)與來自輸出的反饋信號(hào)在誤差放大器上相加。放大器增益由外部電阻 RF 和 R1 決定。并聯(lián)反饋電容 CF 和電阻 RF 組成低通濾器,可用于限制輸入音頻信號(hào)和反饋信號(hào)的頻率含量。 外部元件功能說明對(duì)于圖 228 所示的應(yīng)用電路,LM4651/LM4652 外部主要元件的功能說明如表 3 所列。表 3 外部元件功能說明元 件 功 能R1,R2 輸入電阻,與 RF 一起定系統(tǒng)增益：Gain=[(RF/R1)(Vcc/)]/{1+[(RF/R1)(RF/R2)(RFL2/(RFL1+RFL2))(Vcc/T)]}RF,CF RF 與 CF 形成低駝江波器,設(shè)定誤差放大器增益和帶寬,fc=1/(2πRFCF）（H2）上為 3dB 極點(diǎn)RFL1 RFL1 與 RFL2 提供反饋信號(hào)衰減。RFL1 應(yīng)為 10RFL2,同見 RR2 注釋。RFL2,CFL1RFL2 與 CFL1 產(chǎn)生一個(gè)低通濾波器,極點(diǎn)頻率 fc=1/2πRFL3CFL2)CFL2 用于反饋通路中的低通濾波器,以在 fc=1/(2πRFL3CFL2）上建立第二個(gè)極點(diǎn)L1,C1 L1 與 C1 為輸出提供兩極點(diǎn)低通濾波器,fc=1/[2π(L1C1) (1/2)]Cbyp 并接于揚(yáng)聲器兩端,用作濾除噪聲和高頻諧波CB1～CB4 Vcc、VEE、模擬與數(shù)字電壓（VDD、+6V、6V）旁路電容BBT 自舉電容RDLY 設(shè)定死區(qū)時(shí)間CSTART 用于控制啟動(dòng)時(shí)間。TSTART=(10 4）CSTART（s)RSCKT 設(shè)定輸出短路電流：ISCKT=(110 5）/（10kΩ‖RSCKT)(A)ROSC 控制開關(guān)頻率：fsw=(110 9)/(4000+Rosc)(Hz)D1 肖特基二術(shù)管,用作保護(hù)輸出 MOSFETCSBY1～CSBY3 電源退耦電容4 其它為進(jìn)一步提高 D 類音頻放大器的性能,可以采用 LM833 來設(shè)計(jì)帶 2 階代通濾波器并使其增益為 10（20dB）的簡單輸入級(jí)電路,如圖 5 所示。在超低音應(yīng)用中,低通濾波器的極點(diǎn)頻率通常設(shè)定在 60～180Hz。方案論證：（1）結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可在一個(gè)功率級(jí)內(nèi)產(chǎn)生峰值高于或低于輸入直流電壓的交流電壓。（2）實(shí)現(xiàn)了所有開關(guān)的零電流開通和輔助開關(guān)的零電流關(guān)斷，降低了開關(guān)損耗，提高了逆變效率。（3）所提的改進(jìn)SPWM控制，消除了傳統(tǒng)的SPWM方法由于線性近似所帶來的波形畸變 基準(zhǔn)正弦波電路一、RC 串并聯(lián)式正弦波振蕩電路 RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性 RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)由 R2 和 C2 并聯(lián)后與 R1 和 C1 串聯(lián)組成, 如圖 1 所示。 圖 232 RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)163。171。Z2163。 R2 C2 163。171。163。Z1 R1C1設(shè) R C1 的串聯(lián)阻抗用 Z1 表示, R2 和 C2 的并聯(lián)阻抗用 Z2 表示, 那么 （235）221RjZ???輸出電壓 與輸入電壓 之比為 RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)傳輸系數(shù), 記為 , 則2U?1? F? （236）2112212 RCjjRZF???????? （237）)()( 12112jC?在實(shí)際電路中取 C1=C2=C, R1=R2=R, 則上式可簡化為 （238）)1(3RCjF?????令 Rf?210? 幅頻特性2022 )(31)(3???????? CF 相頻特性3arctn31arctn0????RF由上式可得：當(dāng) 時(shí)， ,0?F?F?當(dāng) 時(shí)，0????9,當(dāng) 時(shí)，?F幅頻特性和相步進(jìn)特性曲線如右圖： 圖 233 幅頻特性和相步進(jìn)特性曲線2 RC 串并聯(lián)式正弦波振蕩電路1） 電路組成 圖 3 為集成運(yùn)放構(gòu)成的 RC 橋式正弦波振蕩電路， 其中的放大電路是由集成運(yùn)放構(gòu)成的同相比例電路。 RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的輸出端接在集成運(yùn)放的同相輸入端， 將反饋信號(hào)送給放大電路。 圖 234 集成運(yùn)放構(gòu)成的 RC 橋式正弦波振蕩電路2）振蕩頻率 （239）3）起振條件當(dāng) R2 = 2R1 時(shí)， A = 3，則 AF=3 1/3 =1 ，滿足自激振蕩的幅值條件。若 R2 2R1 ，則 AF 1，可以滿足自激振蕩的起振條件。4）常用的穩(wěn)幅措施（1）采用熱敏電阻（2）利用二極管的非線性實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)幅圖 235 自動(dòng)穩(wěn)幅電路這是一個(gè) N 溝道耗盡型器件。其特性如下：圖 236 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的動(dòng)態(tài)電阻特性 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路對(duì)觸發(fā)電路的要求：（1）觸發(fā)時(shí)能提供足夠的觸發(fā)脈沖電壓和電流。一般要在觸發(fā)電路接到晶閘管控制極時(shí)，輸出脈沖的幅度為4～10V。（2）晶閘管不應(yīng)導(dǎo)通時(shí)，以免發(fā)生誤導(dǎo)通。163。171。163。171。163。R1Rf V2V1R2RCCR uo RC串 并 聯(lián) 網(wǎng) 絡(luò) ：正 反 饋 、 選 頻 網(wǎng) 絡(luò) 集 成 運(yùn) 放 A：放 大 網(wǎng) 絡(luò) V1161。162。2：穩(wěn) 幅 環(huán) 節(jié)A161。222。（3）觸發(fā)脈沖的前沿要陡，以保證觸發(fā)時(shí)間準(zhǔn)確，一般要求前沿時(shí)間小于10μs。（4）觸發(fā)脈沖要有足夠的寬度。對(duì)于電阻性負(fù)載電路，一般要求脈沖寬度大于20μs。（5）由觸發(fā)脈沖所產(chǎn)生的控制角 α 要能平穩(wěn)移動(dòng)并有足夠?qū)挼囊苿?dòng)范圍。對(duì)于單相可控整流電路，控制角的范圍要求接近或大于150176。（6）觸發(fā)電路必須與主電路同步，否則輸出電壓的波形為