摘 要：介紹了一種正弦波輸出的逆變電源的設計。設計中采用了dc／dc和dc／ac兩級變換，高頻變壓器隔離，單片機控制。實驗結果表明性能可靠。

    關鍵詞：逆變電源；單片機；正弦脈寬調制

    引 言

    低壓小功率逆變電源已經被廣泛應用于工業和民用領域。特別是新能源的開發利用，例如太陽能電池的普遍使用，需要一個逆變系統將太陽能電池輸出的直流電壓變換為220v、50hz交流電壓，以便于使用。本文給出了一種用單片機控制的正弦波輸出逆變電源的設計，它以12v直流電源作為輸入，輸出220v、50hz、0~150w的正弦波交流電，以滿足大部分常規小電器的供電需求。該電源采用推挽升壓和全橋逆變兩級變換，前后級之間完全隔離。在控制電路上，前級推挽升壓電路采用sg3525芯片控制，采樣變壓器繞組電壓做閉環反饋；逆變部分采用單片機數字化spwm控制方式，采樣直流母線電壓做電壓前饋控制，同時采樣電流做反饋控制；在保護上，具有輸入過、欠壓保護，輸出過載、短路保護，過熱保護等多重保護功能電路，增強了該電源的可靠性和安全性。

    該電源可以在輸入電壓從10．5v到15v變化范圍內，輸出220v±10v的正弦波交流電壓，頻率50hz±o．5hz，直流分量<lv，電壓波形畸變率<5％，并且有很強的過載能力。由于采用了單片機數字化spwm控制方式，控制靈活方便，可以在不改變電路結構的條件下，只改變程序，使逆變器輸出110v、60hz正弦波交流電，以適應不同用戶的需求。

    l 主電路

    逆變電源主電路采用推挽升壓和全橋逆變兩級變換，如圖1所示。

    輸入電壓一端接在變壓器原邊的中間抽頭，另一端接在開關管s1及s2的中點。控制s1及s2輪流導通，在變壓器原邊形成高頻的交流電壓，經過變壓器升壓、整流和濾波在電容c1上得到約370 v直流電壓。對s3～s6組成的逆變橋采用正弦脈寬調制，逆變輸出電壓經過電感l、電容c2濾波后，最終在負載上得到220 v、50 hz的正弦波交流電。采用高頻變壓器實現前后級之間的隔離，有利于提高系統的安全性。

    輸入電壓10．5～15 v，輸入最大電流15 a，考慮一倍的余量，推挽電路開關管s1及s2耐壓不小于30 v，正向電流不小于30 a，選用irfz48n。

    升壓高頻變壓器的設計應滿足在輸入電壓最低時，副邊電壓經整流后不小于逆變部分所需要的最低電壓350 v，同時輸入電壓最高時，副邊電壓不能過高，以免損壞元器件。同時也必須考慮繞線上的電壓降和發熱問題。選ee型鐵氧體磁芯，原副邊繞組為7匝：300匝。關于高頻變壓器的設計可以參考文獻。

    變壓器副邊輸出整流橋由4個her307組成．濾波電容選用68μf、450 v電解電容。

    根據輸出功率的要求，輸出電流有效值為0 6～o.7 a，考慮一定的電壓和電流余量，逆變橋中的s3～s6選用irf840。逆變部分采用單極性spwm控制方式，開關頻率fs=16 khz。

    假沒濾波器時間常數為開關周期的16倍，即諧振頻率取1 khz，則有

    濾波電感電容lc≈2．5×10-3，可選取l=5 mh，c=4．7μf。濾波電感l選用內徑20 mm，外徑40 mm的環形鐵粉芯磁芯，繞線采用直徑o．4 mm的漆包線2股并繞，匝數180匝。

    2 數字化spwm控制方法

    該逆變電源的控制電路也分為兩部分。前級推挽升壓電路由pwm專用芯片sg3525控制，采樣變壓器繞組電壓實現電壓閉環反饋控制。后級逆變電路由單片機picl6c73控制，采樣母線電壓實現電壓前饋控制。前級控制方法比較簡單，在這里主要介紹后級單片機的數字化spwm控制方式。

    2.l 正弦脈寬調制spwm

    正弦脈寬