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基于STC12C5A60S的小功率逆变器的设计(1)

基于STC12C5A60S的小功率逆变器的设计(1)
来源:电子发烧友 时间:2012-06-11
本文以STC12C5A60S单片机为核心,利用其内部两路可编程计数阵列(PCA)模块来模拟脉宽调制法,设计并实现了一个输出电压幅值可调的小型逆变器。

1 系统硬件设计

本文使用AltiumDesigner6.9完成硬件电路原理图和PCB图的设计。图1是该设计的总体电路结构图。

该设计实现的功能是将6 V的直流电通过三级功率变换(DC-HFAC-DC-LFAC)得到频率为50 Hz,幅度为110 V的工频交流电以供交流负载使用。现将硬件电路各部分的具体设计和功能作如下描述。

1.1 电源模块

使用直流到直流变换芯片MC34063与LM7805和LM7812组合得到12 V和5 V的直流电,为硬件电路的各模块提供所需电源。

1.2 前级升压模块

通过SG3525芯片与其外围电路产生两路互补的高频PWM(Pulse Width Modulation)脉冲波,用这两路高频脉冲波分别控制由两个MOS(IRF 3205)管组成的单边桥高频逆变器,并与高频变压一起实现前级升压。通过前级升压,把6 V的直流电升到300 V左右的高频交流电,为后面的工频逆变做准备。(拓展阅读: IC电子采购 )

1.3 整流器与滤波模块

4个二极管组成整流桥电路对前级升压模块输出的高频交流电进整流,并且经过LC滤波器进行滤波作为工频逆变桥电路的输入。

1.4 工频逆变器MOS桥电路驱动模块

该设计中驱动工频逆变器桥的4个MOS管使用IR2110芯片来完成。单片机产生的两路SPWM控制信号经过死区时间后作为2片IR2110的逻辑输入。用2片IR2110芯片组成的驱动电路输出4路两两互补的信号,从而控制全桥逆变电路的上、下桥臂的通断,实现逆变功能

1.5 SPWM产生模块

以STC12C5A60S单片机为核心构建的小系统,作为模块的控制部分。同时增加一个模/数转换电路,通过读取电位器上的电压值,实现逆变器输出幅值可调。两路SPWM信号由STC12C5A60S单片机PCA模块输出端P1.3口和P1.4口。其原理是用正弦表数据去设置STC12C5A60S单片机PCA模块的比较寄存器的值确来模拟脉宽调制法,终获得宽度正比于正弦调制波的矩形脉冲序列来等效正弦调制波。产生两路SPWM波的原理如图2所示。

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