PDF《全国大学生电子设计竞赛》

1、Q4 和Q

2、Q3 反相,Q1 和Q2 相位互差

180 度.调节 Q1 和Q2 的输出脉冲宽 度,输出交流电压的有效值即随之改变.由于该电 路具有能使 Q2 和Q4 共同导通的功能,因而具有 续流回路,即使对感性负载,输出电压波形也不会 畸变.该电路的缺点是上、下桥臂的功率晶体管不 共地,因此必须采用专门驱动电路或采用隔离电 源.另外,为防止上、下桥臂发生共同导通,在Q

1、Q4 及Q

2、Q3 之间必须设计先关断后导通电 路,即必须设置死区时间. 综合分析比较三种方案,由于方案三具有变压器利用率高,带负载能力强, 抗干扰、电路可靠性高,故本设计采用方案三.

2、全桥控制方法及实现方案 逆变电源的全桥电路均需要有控制电路来实现, 一般有方波和正弦波两种控 Q1 Q2 L RL - + DC电源推挽电路拓扑图 Q1 Q2 半桥电路拓扑图 C1 C2 Uo GND VCC 福星电子网 http://www.fxdzw.com 第5页共9页制方式. 方案一:采用方波输出控制全桥逆变主电路,方波输出的逆变电源目前多采用 脉宽调制集成电路,如SG3525,TL494 等.如采用 SG3525 集成电路,并采用 功率场效应管作为开关功率元件,就能实现性能价格比较高的逆变电源,由于 SG3525 具有直接驱动功率场效应管的能力并具有内部基准源和运算放大器和欠 压保护功能,因此由于其外围电路简单,性价比很高,电路稳定,且拥有比较高 的效率而经常使用. 方案二:采用现在广泛应用的正弦波输出技术,正弦波脉宽调制(SPWM)是 在逆变器输出交流电能的一个周期内, 将直流电能斩成幅值相等而宽度根据正弦 规律变化的脉冲序列, 该脉冲序列的宽度是随正弦波幅值变化的离散脉冲,经过 滤波后得到正弦波交流电能. 综合分析比较,方案一的方波输出逆变电路虽然结构简单,但输出的电能质 量较差,谐波分量大;

而方案二正弦波输出波形质量好,效率高,电路精度高, 所以比较分析选择方案二实现全桥驱动控制.

3、根据以上各模块设计方案比较与论证,系统框图如图

3 所示. DC 60V 软驱动 全桥DC-AC逆变 LC滤波 隔离变压器 MCU控制器 负载 电压、电流、频率采样电路 过流、欠压保护电路 产生SPWM波IR21084驱 动电路 液晶显示 并网发电系统框图

二、系统硬件电路设计与参数选择

1、主回路 DC-AC 器件选择与参数选择 系统主回路是 DC-AC 的逆变电路,它是由 IR21084 驱动电路和 H 桥电路 组成,电路如图所示.根据电路设计原则,以及功耗、精度、效率、性价比等各 方面考虑,主回路计算及器件选择如下. Q1 Q2 Q3 Q4

22 R3 10k R4

22 R5 10k R6 10k R8

22 R7

22 R9 10k R10 HO1 HO2 LO1 LO2 P7 P8 GND VCC 10uF C33 560K R11 10uF C555 VCC

1 HIN

2 LIN

3 DT

4 VSS

5 COM

6 LO

7 NC

8 NC

9 NC

10 Vs

11 HO

12 Vb

13 NC

14 U11 IR21084 D3 BYV26 10uF C11 VCC GND HIN1 LIN1 HO1 LO1 GND

1 P7 P7 10uF C44 560K R22 10uF C66 VCC

1 HIN

2 LIN

3 DT

4 VSS

5 COM

6 LO

7 NC

8 NC

9 NC

10 Vs

11 HO

12 Vb

13 NC

14 U22 IR21084 D2 BYV26 10uF C22 VCC GND HIN2 LIN2 HO2 LO2 GND

1 P8 P8 输出端 并网发电主回路 福星电子网 http://www.fxdzw.com 第6页共9页全桥电路的功率开关管根据要求及性价比考虑,选取的开关管是 IRF450(额 定电流 14A,耐压 500V,额定功率 180W) ,功率开关管在开关状态时会出现浪 涌电压,所以选取耐压值为 500V,额定电流值为 14A 的低功耗的 IRF450.控制 方式选取是由单片机产生的 SPWM 经过 IR21084 电路的自举和提供的死区控制 驱动 MOS 开关管的开断. 由于 IRF450 在开关状态时会需要一定的死区时间,否则 MOS 开关管则会烧 坏.所以选取了芯片 IR21084 产生可调死区,并且其还具有自举升压作用,电路 原理图如下.其中续流二极管采取的快恢复二极管 BYV26 可以在开关状态快速 恢复,这样既实现保护作用又可以恢复工作. PWM 电路仿真: