【正文】 ，所以體積較大，適用于小功率電源中使用。推挽式變換電路其實由兩個相位相反的正激變換電路疊加而成，相當于兩個正激電路交替工作，且兩個開關(guān)管交替導(dǎo)通和截止，并在各自導(dǎo)通的半個周期內(nèi)把能量分別通過變壓器 T 傳遞給負載。 在本電 路中選擇使用變壓器的次級帶中心抽頭，兩邊輪流工作的推挽式電路，因為在低輸入的電壓時，推挽式線路線路比半橋式或全橋式優(yōu)越，任何時候最多只有一個開關(guān)器件工作，電路結(jié)構(gòu)簡，而且還是工作在低電壓下。所以低壓輸入的大功率變換器都是采用推挽變換技術(shù)。在這個階段，鐵 芯的磁感應(yīng)強度不變，也就是鐵芯的磁感應(yīng)強度不會下降到零狀態(tài)，這是推挽式變換電路的一個重要特性。因此在輸入電壓高時，一般不易采用這種變換電路。 半橋式變換電路如圖 23 所示。 VA=1/2E，VB=1/2E， VAB=0，保證開關(guān)器件均為截止時所受耐壓相同和均衡 (輸入電壓一半 )。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e vi s i onS i z eBD a t e : 4 J un 201 0 S h e e t o f F i l e : D : \ P R O G R A M F I L E S \ P R O T E L 99 S E 漢化版 \ E X A M P L E S \ M yD e s i gn bD r a w n B y : C3 D1LT V T 2 D2 D3+E UoN1N 2 2 D4V T 1 N 2 1 C1Uo C2Uo++AB 圖 半橋式變換電路 半橋式變換電路開關(guān)管上最高電壓等于輸入電壓，比推挽式變換電路低一半。由于變壓器原邊繞組上的方波電壓幅值只是電源電壓的一半，影響其功率輸出，所以半橋式變換電路不適合輸出功率較大的場合。 4 全橋式變換電路 全橋式變換電路圖如 4 所示。兩對橋臂交替導(dǎo)通，輸出電壓和電流波形與半橋電路形狀相同，其幅值高出半橋變換電路一倍。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e vi s i onS i z eBD a t e : 4 J un 201 0 S h e e t o f F i l e : D : \ P R O G R A M F I L E S \ P R O T E L 99 S E 漢化版 \ E X A M P L E S \ M yD e s i gn bD r a w n B y : C3 D4LT V T 2 D3 D5UoN1N 2 2 D6V T 1 N 2 1UoUo D1V T 2 D2V T 1 +E C3UoUo 圖 全橋式變換電路 由于變壓器 Tr 磁芯工作在磁滯回路兩側(cè)，在開關(guān)器件飽和壓降和開關(guān)時間不相同，將會造成變壓器中正負半周期磁通的不對稱，從而引起偏磁現(xiàn)象，最常見及通用辦法是在變壓器 Tr 原邊回路中串接一個隔直電容 Cr，以此來抑制變壓器原邊非純交流電壓中直流分量。 天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 第三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計 220v、 50HZ交流電經(jīng)整流濾波，變成直流電，通過逆變器將該直流電壓轉(zhuǎn)換為頻率與負載 (或換能器 )諧振頻率一致的交變電壓。 其中逆變器是用來實現(xiàn) Dc—Ac 變換的電力電子裝置。因此是一種電能變換裝置。 變換電路選擇 為了提高通用性，系統(tǒng)選用 AC—DC—AC變換電路． DC—AC變換采用 STC單片機控制 SA4828芯片直接輸出 SPWM脈沖，從而使電路簡單、可靠、控制方便、體積小．逆變主電路采用橋式電路，濾波后得到幅值和頻率 可調(diào)的交流電壓穩(wěn)定輸出。 2)逆變電路選用 IGBT作為開關(guān)管組成橋式逆變電路。 整流電路用單相橋進行整流，利用二極管的單向?qū)щ娦?，?220 V交流電壓變成直流，給逆變器提供直流母線電壓。在整流電路中輸 出電壓是脈動的，另外，在逆變部分產(chǎn)生的脈動電流和負載變化也使得直流電壓產(chǎn)生脈動，天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 為了將其中的交流成分盡可能的濾除掉，使之變成平滑的直流電，必須在其后加上一個低通濾波電路。 由于在交流輸入剛剛接通的一瞬間，輸入 220 V交流電壓經(jīng)整流后直接給直流電容充電，而此時電容的端電壓為零，相當于短路狀態(tài)，這樣會造成很大的充電電流，導(dǎo)致熔斷器和空氣開關(guān)動作 ，甚至?xí)p壞后級電路。在交流輸入電路中串聯(lián)一個合適的電阻，用以限制最大充電電流。 Sl～ s4組成逆變器。逆變器工作時， IGBT開關(guān)根據(jù)負載 (或換能器 )的諧振頻率進行切換， s s4和 s S3分別組成兩組開關(guān)。當逆變器工作頻率等于負載 (或換能器 )的諧振頻率時，電路 輸出電壓為方波，輸出電流為正弦波。其開關(guān)損耗極小， du／ dt及 di／ dt應(yīng)力大為下降，與此相應(yīng)的電磁干擾可以消除。 SPWM 逆變器的設(shè)計 由于逆變開關(guān)管的開關(guān)時間要由載波與調(diào)制波的交點來決定。不論哪一項發(fā)生變化時，都使得載波與調(diào)制波的交點發(fā)生變化。顯然，單片機的計算能力和速度不足以勝任這項任務(wù)。但即使這樣，單片機的負擔也很重。采用這樣的集成電路芯片，可以大大地減輕單片機的負擔，使單片機可以空出大量的機 時用于檢測和監(jiān)控。 SA4828作為單片機的外設(shè)，通過對單片機編程，將 SPWM的初始化信息和控制信息寫入 SA4828的相關(guān)寄存器，即可產(chǎn)生精確全數(shù)字化的單相、三相 SPWM波形。載波頻率 (開關(guān)頻率 )的選擇取決于所天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 使用的功率開關(guān)管器件，其設(shè)定公式為： ? ?1nC LKC A R R 2512 ??? ff (31) 式中正 CLK為輸入時鐘頻率． n是分頻倍率系數(shù)，由一個 3位 CFS字決定．調(diào)制波頻率范圍確定電源的最大頻率，其設(shè)定公式為： ? ? 3842 mC A R RR A N C E ?? ff (32) 式中 m是倍率系數(shù)，由一個 3位的 FRS字決定．脈沖延時時間是為了防止直通而短路，其設(shè)定公式為： ? ? ? ?5 1 263 f C A R RP D YP D Y ??? nt (33) 式中 nPDY的值由一個 6位的脈寬延時時間選擇字 PDY決定．為減少開關(guān)管頻繁開關(guān)引 起的附加損耗，脈沖取消字設(shè)定公式為： ? ? ? ?5 1 21 2 7 f C A R RP D YP D T ??? nt (34) 式中 nPDT的值由一個 7位脈沖取消字 PDT決定．調(diào)制波頻率計算式為： ? ? 65 536P D FR A N EP O W R E nff ?? (35) 式中 nPFS為 16位控制字 PFS的取值．調(diào)制波幅值計算式為： ? ? 2 5 51 0 0AP O W E R ?? nA (36) nA是 RAMP、 YAMP、 BAMP各自對應(yīng)的取值，其范圍為 0～ 255． 在實際運行中， nA的值要經(jīng)過適時調(diào)整、計算不斷改寫。 STC通過 8位 P0端口同 SA4828的地址、數(shù)據(jù)復(fù)用管腳 AD0～ AD7相接，初始化 SA4828，讀取 SA4828內(nèi)部的看門狗定時器返回的信息，向 SA4828的控制寄存器發(fā)送控制信息， SA4828的 6個輸出端口輸出的高電平用于控制相應(yīng)開關(guān)管的驅(qū)動電路． SPWM產(chǎn)生電路的設(shè)計如圖 32． P007 P1 P2 AD07 RS RD MUX ALE WR CS STC SA4828 VDD 天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 圖 32 接口示意圖 控制電路設(shè)計 控制電路以 SA4828和 ATMEL公司的 STC單片機為核心，完成 SPWM波的產(chǎn)生和系統(tǒng)的檢測、控制、更新顯示以及查詢按鍵功能： 當系統(tǒng)工作時，一旦通電后，單片機立即對 SA4828進行初始化，設(shè)定與逆變器有關(guān)的基本參數(shù)，包括設(shè)置載波頻率，調(diào)制波頻率范圍、脈沖延遲時間、最小刪除脈沖時間、調(diào)制波波形選擇、幅值控制、看門狗時間常數(shù)等參數(shù)。正常工作時 ，根據(jù)需要對 SA4828的控制數(shù)據(jù)進行修改，實現(xiàn)系統(tǒng)的反饋與實時控制，以及調(diào)壓和調(diào)頻。輸出電壓經(jīng)隔離、取樣后進行 AD轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果參與 PI運算，運算結(jié)果即為 SA4828幅度控制寄存器的控制字。頻率的控制無須構(gòu)成閉環(huán)，調(diào)頻時，單片機根據(jù)用戶設(shè)定直接修改 SA4828頻率控制寄存器的控制字，以改變電源輸出頻率。系統(tǒng)采用 LED顯示方式，同時顯示輸出電壓、電流和頻率，顯示電路以 HD7279A為核心組成。 IGBT 驅(qū)動電路設(shè)計 本系統(tǒng)的驅(qū)動電路采用芯片 IR2110， IR2110 是一種性能比較優(yōu)良的驅(qū)動集成電路。在應(yīng)用中如需擴展，附加硬件成本也不高，空間增加不大。該芯片具有測量精度高，相對穩(wěn)定時間快，頻帶寬等優(yōu)點。因此，測量前須對輸出電壓降壓。電壓互感器可將高壓轉(zhuǎn)換為低壓輸出，轉(zhuǎn)換線性度好 ，精度高。電流互感器可以將電流量線性變換為電壓量，通過測量電壓值可以方便的測量電流值。同時，具有能耗小、頻帶寬、信號還原性好、價格便宜等諸多優(yōu)點。電流互感器輸入電流與輸出電壓之間具有較 好的線性關(guān)系。 由于逆變器輸出波形頻率范圍較低（ 20100HZ）因而可以用測周期的方法測量頻率。該方案充分利用單片機資源，簡化了電路結(jié)構(gòu)，經(jīng)試驗測試，單片機測量 20100HZ 的頻率精度可達 %，完全能夠滿足題目的要求，因此頻率測量采用該方案。 HD7279A是一片具有串行接口的可同時驅(qū)動 8位共陰式數(shù)碼管（或 64只獨立 LED）的智能顯示驅(qū)動芯片該芯片同時還可連接多達 64鍵的鍵盤矩陣，單片即可完成 LED顯示，鍵盤接口的全部功能。此外，還具有多種控制指令，如消隱、閃爍、左移、右移、段尋址等。 天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 圖 36 HD7279A 引腳 HD7279特點： 串行接口，無需外圍元件可直接驅(qū)動 LED； 各位獨立控制譯碼 /及消隱和閃爍屬性； （循環(huán)）左移（循環(huán)）右移指令； 具有