零散学习笔记（一）—-单相逆变电路设计

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

这几天帮别人设计然后画一个电路图，只设计电路图，没有具体实现功能。这题是一道电赛题，大家都知道设计一个电路简单，但是要具体实现功能可不是那么简单的。而本文章是最简单的一部分—电路部分，不涉及程序部分和调试。

AC-DC电路设计

电源输入电压为220V交流电压，在一般设计中只要是输入为220V交流电肯定需要将交流电转换成直流电压。一般有两个方法：

• 模电方法：使用转换电路——整流(几个二极管组合起来把正负电压变成单向)–滤波(使波形平滑)–稳压(固定输出)–直流电压
• 数电方法：使用DC-AC芯片进行转换（博使用的芯片是EA15-S24）

以上两种方法应用的场景有所区别。当设计电路的要求是大电流时，就必须使用模电方法，这样设计的器件的耐流值才能保证。而数电方法，芯片的耐流值一般都不高。本设计中的芯片EA15-S24的最大电流为625mA

5V、12V辅助电源

在电源设计中，都要使用辅助电源得到5V、-5V，12V、-12V电压来为芯片供电以及驱动。在选择降压芯片时，一般有两种工作方式：

• LDO（Low Drop Out Voltagere Gulator），低压差线性稳压器，仅能使用在降压应用中，即输出电压必须小于输入电压。

  优点：稳定性好，负载响应快，输出纹波小。

  缺点：效率低，输入输出电压差不能太大，负载不能太大，目前最大的LDO为5A。

• DC-DC，直流电压转直流电压，更多指开关电源。具有多种拓扑结构，如BUCK（降压电路），BOOST（升压电路），等。

  优点：效率高，输入电压范围较宽。

  缺点：负载响应比LDO差，输出纹波比LDO大。

以上两种根据不同的需求来选择。辅助电源一般用于给芯片供电，要求稳定好，纹波小，因此选择LDO。DC-DC一般用于对效率有要求的需求。

光耦隔离电路

​ 隔离电路隔离的主要目的是通过隔离元器件把噪声干扰的路径切断，从而达到抑制噪声干扰的效果。在采用了电路隔离的措施以后，绝大多数电路都能够取得良好的抑制噪声的效果，使设备符合电磁兼容性的要求。隔离方法有：变压器隔离法、脉冲变压器隔离法、继电器隔离法、光电耦合器隔离法、直流电压隔离法、线性隔离放大器隔离法、光纤隔离法、A/D转换器隔离法等。

在本设计中采用光耦隔离法，本设计采用单片机输出SPWM波来得到正弦波电压，因此隔离电路最大的作用用于防止纹波电压较大，通过I/O口烧毁单片机。

SPWM驱动电路

​ SPWM驱动电路位于主电路和控制电路之间，用来对控制电路的信号进行放大的中间电路（即放大控制电路的信号使其能够驱动功率晶体管）。

驱动电路的作用：将控制电路输出的PWM脉冲放大到足以驱动功率晶体管—开关功率放大作用。

本设计SPWM驱动选用IR2110芯片

单相逆变电路

​ 单相逆变电路如图所示：

​ 电压型全桥逆变电路可看成由两个半桥电路组成而成，共4个桥臂，桥臂1和4为一对，桥臂2和3为另一对，成对桥臂同时导通，两对交替各导通180度。即分别对V1与V4同时导通，V2与V3同时导通。

在本设计中选择使用电路如下所示。

整流电路

单相逆变电路得到的交流转换成直流得到有效电压值。

差分放大电路

AD采样范围一般在0-3.3V，通过使用差分放大电路将电压值转换成AD能采样的范围。

AD采样电路

对输出电压进行采样，反馈给单片机，然后通过PID算法来控制输出电压。