【正文】 ，SCLK至少為13個。此時可在SCLK端輸入一串脈沖將轉(zhuǎn)換結(jié)果從DOUT按順序移出，讀入微機中進行處理。使用內(nèi)部參考時，電源開啟后，可進行正常的轉(zhuǎn)換操作。MAX187有兩種工作模式：正常模式和休眠模式，將置為低電平時進入休眠模式，此時芯片耗能降到10μA一下；置為高電平或懸空進入正常操作模式。體積小，兼容性強，性價比高。設(shè)計中運用12位AD轉(zhuǎn)換技術(shù)，將蓄電池的電量信息精準(zhǔn)的反饋給微機，使蓄電池放電效率提高，但又不會導(dǎo)致電池過度放電。一級保護使用電流互感器進行檢測，通過特定的保護電路處理，動作迅速；二級保護采用傳統(tǒng)的熔斷器保護。這樣的設(shè)計方式使逆變電源工作在一個隔離出來的環(huán)境中，進一步減少了受外界環(huán)境影響的可能性，同時也防止逆變電源本身產(chǎn)生的諸如諧波類的干擾饋送到電網(wǎng)中，造成電網(wǎng)污染。不同的是集成器件內(nèi)部元件參數(shù)一致性更好，工作時抑制溫度漂移現(xiàn)象比較好，而分立器件很難將這兩點做到完美，所以在設(shè)計時，可以采用集成電路設(shè)計的盡量采用集成電路，如脈沖發(fā)生電路設(shè)計時采用了集成脈沖發(fā)生器UC3524，使電路結(jié)構(gòu)簡潔，工作可靠性更高。為提高逆變電源的穩(wěn)定性，在設(shè)計過程中采取的措施有：（1）采用集成器件代替分立器件。各端口資源配置如表24所示。本設(shè)計中，P0口用于傳輸128*64圖形液晶顯示數(shù)據(jù)，上拉1K排阻到芯片電源即可。微機端口配置如圖212。圖211 蓄電池電量監(jiān)測電路 微機控制微機對逆變電源各種運行數(shù)據(jù)或信息進行分析處理，并發(fā)送相應(yīng)控制命令，控制電源有序正常工作。微機控制MAX187的片選端，使數(shù)模轉(zhuǎn)換器間斷分時工作。時鐘信號接到微機，通過微機控制產(chǎn)生時鐘信號，輸出給MAX187。設(shè)計用LM321運算放大器對接入小電阻兩端電位進行運算，獲取電阻壓降，得到壓降值后，再用LM321進行放大處理，使得輸出模擬電壓值符合MAX187模擬輸入要求。最高5MHz電路設(shè)計蓄電池平穩(wěn)放電過程中，放電電流會逐漸降低，當(dāng)電量不足時，放電電流會降幅更大。4REF參考電壓，；使用外部參考時，—VDD的基準(zhǔn)電壓。圖210 MAX187外形結(jié)構(gòu)圖各引腳的功能見下表23：表23 MAX187引腳定義說明引 腳名 稱功 能1VDD+5V電源2AIN模擬量輸入，范圍0~VREF3操作模式選擇，低電平為休眠模式，高電平或懸空為正常操作模式。MAX187串行12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器MAX187為逐次逼近式ADC，工作電壓為5V，模擬輸入電壓范圍0~5V，片內(nèi)時鐘，高速三線串行接口設(shè)計。電路原理圖如圖29所示。當(dāng)市電故障斷電時，SENSE引腳電壓降至Vin引腳電壓一下，STAT引腳開路，使市電PMOSFET關(guān)斷。此時，GATE引腳電壓被上拉至SENSE引腳電壓，從而關(guān)斷蓄電池PMOSFET。STAT端上拉47K電阻到主電源，接市電PMOSFET驅(qū)動端，接通或切斷市電電網(wǎng)對逆變電源供電。LTC4414的主電源輸入端Vin接24V蓄電池，CTL接地。電路設(shè)計該電路完成逆變電源自身供電電源在市電電網(wǎng)和蓄電池間相互切換，即當(dāng)市電電網(wǎng)斷電時，供電電源切換到蓄電池；當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電時，供電電源切換至電網(wǎng)供電。8GATE外接PMOSFET的驅(qū)動端。7Vin主電源輸入端?？刂仆饨覲MOSFET的通斷，加高電平時，PMOSFET由導(dǎo)通轉(zhuǎn)截止。內(nèi)部FET導(dǎo)通時，輸出低電平；內(nèi)部FET截止是，輸出高電平。表22 LTC4414各引腳功能引 腳符 號功 能1STAT漏極開路輸出狀態(tài)引腳?！?6V；電路簡單，外圍元器件少；靜態(tài)電流小，典型值為30μA；能驅(qū)動大電流P溝道功率MOSFET；有電池反極性保護及外接PMOSFET的柵極箝位保護；可采用微制器進行控制或采用手動控制；工作溫度40℃+125℃。為保證蓄電池的放電時間，在市電正常時，逆變電源從電網(wǎng)獲取電能給自身供電；當(dāng)市電故障斷電時，蓄電池才對其供電，這樣提高了蓄電池的使用效率。當(dāng)市電運行狀態(tài)發(fā)生變化時，監(jiān)測電路輸出對應(yīng)為高低電平的跳變。斷電檢測電路如圖28所示。送入微機后，對電路故障進行報警等處理，告知操作員及時作出人為故障處理。圖27 逆變電源保護電路負(fù)載端跨接電流互感器HE1，見圖26，電流互感器的輸出接入保護電路，進行整流濾波穩(wěn)壓處理，將穩(wěn)壓后的直流電壓2：1分壓送到UC3524的10引腳，見圖24。當(dāng)一級保護出現(xiàn)故障，不能對電源進行保護時，二級保護啟動，確保了電源可靠被保護。為保證電路或負(fù)載短路、長時間過載時能可靠的進行自我保護，保護電路設(shè)計了雙重保護，即設(shè)計特定的保護電路，作為一級保護，當(dāng)發(fā)生短路、過載故障時，首先啟動一級保護。圖26 負(fù)載供電自動切換電路 逆變電源保護電路逆變電源除了要輸出穩(wěn)壓恒頻的交流電外，當(dāng)電路或負(fù)載發(fā)生短路、嚴(yán)重過載故障時，要能進行及時自我保護，防止電源損壞。電路原理圖如圖26所示。電路設(shè)計切換電路主要器件是繼電器，選擇有一對常開觸頭和一對常閉觸頭的繼電器，觸頭額定參數(shù)為250VAC/10A，線圈額定參數(shù)24VDC。負(fù)載供電電源在這兩種電源間的切換由逆變電源控制自動完成。采樣電路原理圖如圖25所示。經(jīng)過整流后的直流電壓是脈動的，必須經(jīng)過濾波處理，直流電壓更加平穩(wěn)。電路設(shè)計逆變輸出電壓經(jīng)變壓器取樣繞組降壓后，首先進行整流。電路原理圖如圖24所示。當(dāng)輸出電壓幅值偏高時，采樣電壓升高差分放大器的輸出電壓降低，送至PWM比較器，是輸出脈沖占空比減小，使逆變輸出電壓降低；當(dāng)輸出電壓幅值偏高時，為上述相反過程。為此，脈沖發(fā)生器設(shè)定了10μs的死區(qū)時間，在時間上保證橋臂間換流的順利完成，避免出現(xiàn)短路。逆變橋使用的是全控型器件IGBT，所以逆變換流利用器件的全關(guān)斷能力進行換流，即器件換流。為驅(qū)動后級信號放大管，內(nèi)部驅(qū)動級NPN管集電極113腳上拉5K電阻到12V電源。逆變輸出的交流電頻率為50Hz，則振蕩頻率應(yīng)該100Hz。2內(nèi)部差分放大器EA的同相輸入端。此外，UC3524還對逆變電源進行過載或短路保護。圖23 UC3524內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)UC3524各引腳功能見表21。雙端輸出驅(qū)動器UC3524UC3524以其優(yōu)越的可靠性、外圍電路設(shè)計簡潔，在逆變電源、開關(guān)電源等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 驅(qū)動脈沖發(fā)生電路設(shè)計該部分為逆變橋提供驅(qū)動脈沖信號，控制逆變橋工作。本設(shè)計的逆變電源輸出額定功率為1kW，考慮10%的安全裕度。全橋逆變電路如圖22所示：圖22 全橋逆變電路V2和V3組成達林頓連接，對輸入信號進行功率放大，使其滿足IGBT驅(qū)動信號的功率要求。次外，IGBT為壓控型器件，當(dāng)集射極加高電壓時，很容易受外界干擾使門級間電壓超過一定值引起器件誤導(dǎo)通，甚至導(dǎo)致直通現(xiàn)象發(fā)生。3）柵極布線要求IGBT接線較長時易產(chǎn)生振蕩，因此柵級電阻RG的接入盡量靠近IGBT。⑤當(dāng)IGBT關(guān)斷時，柵射電壓很容易受IGBT和電路寄生參數(shù)的干擾，使柵射電壓引起器件誤導(dǎo)通，為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，可以在柵射間并接一個電阻RGE，阻值在10kΩ左右。RG 的具體數(shù)據(jù)與驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)及IGBT 的容量有關(guān)， 一般在幾歐～幾十歐（在具體應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)實際情況予以適當(dāng)調(diào)整）。④驅(qū)動電路中的柵極電阻RG 對IGBT工作性能有較大的影響。但在大電感負(fù)載條件下， IGBT 的開關(guān)頻率不宜過大， 因為高速開斷和關(guān)斷會產(chǎn)生很高的尖峰電壓，很可能造成IGBT 自身或其他元件擊穿。②IGBT 的開關(guān)時間應(yīng)綜合實際考慮。本設(shè)計中UGE=15V。2）IGBT對驅(qū)動電路設(shè)計的要求根據(jù)IGBT的工作特性，對其驅(qū)動電路的要求如下：①提供適當(dāng)?shù)恼聪螂妷?，使IGBT能可靠的開通和關(guān)斷。IGBT的伏安特性和轉(zhuǎn)移特性如圖21所示：圖21 IGBT的伏安特性和轉(zhuǎn)移特性IGBT的伏安特性分為飽和區(qū)、放大區(qū)、擊穿區(qū)和反向截止區(qū)。IGBT具有和GTO類似的伏安特性，隨著控制電壓UGE的增加，特性曲線上移。1）IGBT的工作特性IGBT由柵極正負(fù)電壓來控制。主要工作器件為IGBT，整個逆變橋的運行功率決定著該逆變電源輸出的最大功率。綜上，UC3524為本設(shè)計中逆變電源逆變橋驅(qū)動器的最佳選擇。死區(qū)時間與CT的容量有關(guān)，死區(qū)時間為2us，死區(qū)時間為10us。 逆變電路驅(qū)動器選擇UC3524是一種高級穩(wěn)壓集成脈寬調(diào)制器，工作環(huán)境溫度0℃~+70℃，雙列直插16腳封裝，最高振蕩頻率為300kHz，電壓穩(wěn)定度1%，輸出電壓5V，線性穩(wěn)定度10mV，負(fù)載穩(wěn)定度20mV，占空比45%，輸入電壓12~28V。從開發(fā)、設(shè)計和應(yīng)用角度出發(fā)，希望所選用的驅(qū)動器外圍電路設(shè)計簡單，便于開發(fā)。有脈沖驅(qū)動功能，即可通過該控制端，使驅(qū)動器處于關(guān)閉狀態(tài)，無驅(qū)動脈沖輸出。逆變電路對驅(qū)動器有一下幾點要求：輸出脈沖頻率可調(diào)。此外，為保證逆變輸出電壓波動在設(shè)計范圍內(nèi)，必須設(shè)有輸出電壓采樣電路，而采樣值最好能直接反饋給驅(qū)動器，及時的調(diào)整輸出電壓幅值，使其穩(wěn)定在允許范圍內(nèi)。 逆變電路對驅(qū)動器的要求逆變電路的工作是否穩(wěn)定、正常直接關(guān)系到逆變輸出電能的質(zhì)量。該部分主要器件是AT89S52，逆變電源的監(jiān)測、保護等信息都由AT89S52進行分析處理，并發(fā)出相應(yīng)控制指令，協(xié)調(diào)逆變電源各部分正常工作。同時對輸出電壓進行采樣，以保證輸出電壓的質(zhì)量達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。該部分主要保障逆變電源正常可靠工作，當(dāng)發(fā)生故障時，逆變電路能及時進行自我保護。該部分完成直流電到交流電的逆變過程，核心控制芯片UC3524完成對全橋電路的控制及輸出交流電壓反饋控制。MAX187為逐次逼近式ADC，快速采樣/保持（），片內(nèi)時鐘，高速3 線串行接口。蓄電池電量檢測使用了串行12位模數(shù)芯片MAX187。此外，在掉電模式下，RAM內(nèi)的數(shù)據(jù)被保護，振蕩器凍結(jié)，控制器停在工作，有效保護數(shù)據(jù)以免丟失。UC3524外部電路設(shè)計簡單，由它組成的逆變控制電路可靠性高，廣泛應(yīng)用于中、大功率逆變電源和開關(guān)電源。逆變電路開關(guān)器件采用低損耗、高開關(guān)頻率、高耐壓值的絕緣柵雙極型晶體管IGBT。當(dāng)蓄電池進行放電是，逆變電源對電池電量進行監(jiān)測，當(dāng)電量偏低時，發(fā)出報警警示，若此時沒有及時得到人為處理，進一步放電使電量再次偏低時，逆變電源自動中斷逆變輸出，發(fā)出低電警報，隨后自動關(guān)機。在遇到特殊情況需要逆變電源停機是，還可以通過按鈕控制逆變電源中斷輸出，情況解除后，又可以使其恢復(fù)正