昨天说了整体的思路,以及扬长避短的理念,很多朋友可能等不及了,我们来接着讲。[微笑]

昨天说到过,现在的正弦逆变技术,几乎都是采用的SPWM技术,即正弦脉宽调制法。它的得来,我们先要从PWM说起,不考虑保护功能,用一个基准直流电,去与一个三角波(锯齿波也类似)比较,就可以得到一组频率与三角波相同,占空比受基准电压影响的方波。那么,我们用正弦波去与三角波比较,就可以得到一组频率与三角波相同,占空比受正弦波变化的、不停变化的方波,这就是SPWM的基本原理,它的本质就类似调幅收信机,用50HZ的低频率去调制20KHZ的高频。如果我们用运放产生正弦波,用比较器或门电路产生三角波,再用比较器去产生SPWM,从原理上理解它,是可行的。但是实用意义基本不大,因为你做个50HZ的正弦波基准,都可能受电阻、电容的误差,还有温度等影响,还有众多的仪表来测试,更不说众多的反馈,保护功能了,想想还是算了吧。[抠鼻]

好在现在单片机发展的快,它就是一部小电脑。电脑想干个什么还不容易?![酷拽]我们虽然不会编程,但是有会编程的高手呀![得意]我们只要当这片编程好的MCU,是一片模拟电路的集成块就是了,与UC3842做个反激电源一样去设计它即可。社会化大生产的条件下,我们不可能需要根针,还自己去拿铁矿石提炼后再磨出来吧。

好了,不贫嘴了,我们现在来分图简介。为了方便分图讲解,主要的功能部分,都是用的网络标号来连接的,没怎么接触过PCB软件的朋友要注意,凡是网络标号的文字是一样的网络标号,虽然没有用线连接起来,但它的本质是认为连一起的。比如有个用的最多的“GND”标号,它是“地”的意思,凡是标有“GND”的脚位都是连一起的,且是整机的“地”。

图一是电压反馈的整流和降压部分。为什么要整流?那是因为单片机是单电源,而输出的交流电是正负对称的文流电,所以要用二极管把它们整流成准直流电(其实是馒头波)。220V通用一系列电阻的串并,得到接近峰值约3.3V的馒头波,只要变压器不太离谱,整机输出的电压由它们决定。特别是同R1和R2并联后的值决定。R21 22 23 24串联,一是为了增加功耗能力免用单个大功率为电阻,二是要增加耐压。千万不要觉得电阻没有耐压一说,体积太小的电阻一接到高压电上就拉弧烧了……不信你去试[灵光一闪]

纯正弦波逆变器制作(自制正弦波逆变器并不难)(1)

电压反馈取样降压

图二是电流放大和短路保护设定部分。U1A是放大部分,把在取样电阻-康铜丝上产生的电压(也就是对应的电流,U=I/R)放大约33倍,放大倍数由R19与R15的比值决定。MCU认为“电流取样”脚上的电压超过2.5V就是超载了,会工作2秒钟后停止输出,然后过10秒钟后重新输出,如果再过流2秒,再关闭……在2分钟内如果有10次超载,就会锁定停止输出。LED指示灯亮一次,停2秒钟。U1B是短路保护的比较器,因为这是工频逆变,供电电压不太高,有大的电感,电流上升速率不高,所以对运算速度要求不太高,可以不用LM393专用比较器,借用一半只LM358以求简洁。运放做比较器的原理,是一个没有反馈的放大器,当同相端的输入电压达到反相端的时候,输出高电平。感兴趣的朋友们,有可以计算出目前的R8 与R20配合,取样电阻是5毫欧,短路保护点是多少吗?欢迎在评论区留言。

纯正弦波逆变器制作(自制正弦波逆变器并不难)(2)

图三是风扇的开关电路和5V辅助电源,它受MCU的控制,控制逻辑是电流和温度。当“电流反馈”脚电压达到0.6V以上了认为负载达到了30%,或者“温度反馈”脚电压达到3.48V以上了认为温度达到了45度以上(热敏电阻B值一定要是3950的,可以不是10K阻值的,只要与之配对的电阻作相应调整即可)。风扇启动后,当这2个脚的电压低于0.4V和3.28V后才停止转动。二者中有一项未低于此值也会转动的。单片机一般是5伏供电,所以要有个12伏变5伏的电路。

纯正弦波逆变器制作(自制正弦波逆变器并不难)(3)

风扇控制和5V供电

图四是整机反接保护电路。它是利用MOS管的电阻特性,电流可以由漏-源,也能由源-漏来实现的,关键点是G-S有电压就会导通,这与三极管是不一样的。这里为了简便观看,只画了一个,实际上是有3只管并在一起的。

纯正弦波逆变器制作(自制正弦波逆变器并不难)(4)

反接保护

图五是MCU的功能图,它是整机的大脑。1脚和16脚是供电。5,6,7,8脚是输出SPWM和PWM。为什么不用4个SPWM呢?是因为没必要。SPWM是高频的信号,呈50HZ规律变化,2个共同导通的桥臂,只要一臂是SPWM信号,另一臂是SPWM或者常导通(在10MS的周期内)都行。自然,常导通10MS不动作效率高、易驱动。所以聪明的工程师们就利用了这个特性。9脚是短路信号传递给MCU的。12脚是温度反馈,它用于控制风扇和过热保护。13脚是电池电压反馈,用防止电池过放,或者接错电池后烧毁逆变器。改变R13的值可以用于12/24/36/48/60V的电池。它有着复杂的窗口设定值,在后面再详解(意思是多少伏启动,多少伏恢复有着先进的取值,不会跳动)。如果不想用这个功能,可以直接把R34换成0欧,重新启动就没有这个功能了。

纯正弦波逆变器制作(自制正弦波逆变器并不难)(5)

主MCU功能图

图六是逆变桥部分。为了更简单,左桥的SPWM用的无保护功能的驱动芯片,便宜实用脚位少。右桥的PWM是用的IR2110驱动芯片,当有短路发生,U1B输出的高电平脉冲加到它的11脚(时间可以很短),就会在10MS的时间内逆变桥没有输出(虽然左桥有一直在导通,但右桥不导通,变压器初级就没有回路),这个功能叫锁脉冲。这个中断信号也会传递到MCU的9脚,来计算持续时间,进行稳定的保护功能。

纯正弦波逆变器制作(自制正弦波逆变器并不难)(6)

逆变桥及驱动电路

图七

纯正弦波逆变器制作(自制正弦波逆变器并不难)(7)

开关

主板的电路就只有这么多,大家可以数数有多少个件,是不是真的很简单。[灵光一闪]

好了。先写到这里吧,有不明白的地方,或者发现有错误的地方,请大家在评论区发言哟[谢谢]

下一期主要介绍变压器的计算。

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