介紹基于ATmega8單片機(jī)控制的正弦波逆變電源設(shè)計(jì)

　　3.2 DC/AC輸出電路的設(shè)計(jì)

　　DC/AC變換輸出電路采用全橋逆變單相輸出，其驅(qū)動輸入波形則由單片機(jī)輸出信號驅(qū)動半橋驅(qū)動器IR2110 輸出工頻驅(qū)動信號，通過單片機(jī)編程可調(diào)節(jié)該輸出驅(qū)動波形的D《50%，保證逆變的驅(qū)動方波有共同的死區(qū)時(shí)間。如圖5 所示，QA1~QA4 端分別接到單片機(jī)的PB1~PB4 引腳，由此引腳輸出信號驅(qū)動兩片IR2110，分別從PWM1~PWM4輸出50 Hz的工頻信號去驅(qū)動橋式逆變電路產(chǎn)生正弦波形。

　　IR2110 是IR 公司生產(chǎn)的大功率MOSFET 和IGBT專用驅(qū)動集成電路，可以實(shí)現(xiàn)對MOSFET 和IGBT 的最優(yōu)驅(qū)動，同時(shí)還具有快速完整的保護(hù)功能，因此它可以提高控制系統(tǒng)的可靠性，減少電路的復(fù)雜程度。如圖6所示，HIN 和LIN 為逆變橋中同一橋臂上下兩個(gè)功率MOS的驅(qū)動脈沖信號輸入端.SD 為保護(hù)信號輸入端，當(dāng)該腳接高電平時(shí)，IR2110的輸出信號全被封鎖，其對應(yīng)的輸出端恒為低電平;而當(dāng)該腳接低電平時(shí)，IR2110的輸出信號跟隨 HIN和LIN而變化，因此，在本系統(tǒng)中，兩片IR2110芯片的SD端共同接到單片機(jī)的PB0引腳，用于實(shí)時(shí)控制IR2110 是否處于保護(hù)狀態(tài).IR2110 的VB 和VS 之間的自舉電容較難選擇，因此直接提供了15 V恒壓，使其能正常工作。

　　逆變正弦電壓輸出電路有兩種調(diào)制方式，一種為單極性調(diào)制方式，其特點(diǎn)是在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)兩只功率管以較高的開關(guān)頻率互補(bǔ)開關(guān)，保證可以得到理想的正弦輸出電壓，另兩只功率管以較低的輸出電壓基波頻率工作，從而在很大程度上減小了開關(guān)損耗，但又不是固定其中一個(gè)橋臂始終為低頻（輸出基頻），另一個(gè)橋臂始終為高頻（載波頻率），而是每半個(gè)輸出電壓周期切換工作，即同一個(gè)橋臂在前半個(gè)周期工作在低頻，而在后半周則工作在高頻，這樣可以使兩個(gè)橋臂的功率管工作狀態(tài)均衡，對于選用同樣的功率管時(shí)，使其使用壽命均衡，對增加可靠性有利。另一種為雙極性調(diào)制方式，其特點(diǎn)是4個(gè)功率管都工作在較高頻率（載波頻率），雖然能得到正弦輸出電壓波形，但其代價(jià)是產(chǎn)生了較大的開關(guān)損耗。如圖6所示，本文的逆變輸出電路采用了單極性調(diào)制方式，這樣可以提高波形的平滑度，增加電路的可靠性。圖6 中的PWM1~PWM2 分別接收來自圖5 的輸出驅(qū)動信號，驅(qū)動由4個(gè)具有500 V耐壓值的IRF840開關(guān)管組成的橋式逆變電路，將260 VDC 逆變成220 V，50 Hz的交流電，經(jīng)LC 濾波后供給負(fù)載。圖6中的IFB端和ACV端，分別和為電流和電壓的采樣，送到單片機(jī)的PC4和PC5引腳進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，再由單片機(jī)將轉(zhuǎn)換果用于功率計(jì)算和電路保護(hù)之用。

　　3.3 單片機(jī)電路及編程

　　本文采用的是Atmel 公司生產(chǎn)的ATmega8 單片機(jī)來進(jìn)行控制的，它的工作電壓范圍寬，抗干擾能力強(qiáng)，具有預(yù)取指令功能。這使得其理速度快，引腳輸出電流大，驅(qū)動能力強(qiáng)，輸出的脈沖信號無需放大可直接驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊，端口全內(nèi)置上拉電阻，均可作為輸入或輸出，具體情況通過編程靈活配置，基于以上優(yōu)點(diǎn)，選擇ATmega8L單片機(jī)作為控制器，不僅可提高系統(tǒng)整體性能，也可簡化外圍電路。

　　本文主要將它應(yīng)用于整個(gè)系統(tǒng)的信號驅(qū)動，溫度檢測，風(fēng)扇控制，安全保護(hù)，數(shù)據(jù)顯示等.ATmega8單片機(jī)分別采集來自系統(tǒng)電路的溫度、電流、電壓，并根據(jù)這三個(gè)參數(shù)的情況分別控制啟動風(fēng)扇散熱，控制是否輸出報(bào)警信號，控制SD 端和DCDC 端是否使系統(tǒng)處于保護(hù)狀態(tài)，QA1~QA4則是輸出50 Hz的驅(qū)動信號，具體的編程控制如圖7所示。當(dāng)系統(tǒng)啟動后，單片機(jī)先檢查系統(tǒng)的溫度環(huán)境是否正常，不正常則啟動報(bào)警，并提示出錯(cuò)代碼，如果正常則啟動高頻逆變電路工作，并檢測260 VDC是否正常，不正常則報(bào)警，正常則啟動正弦逆變電路工作，并一直檢測輸出的電壓電流是否正常，正常則輸出，不正常則報(bào)警。

　　4 結(jié)語

　　綜上所述，基于ATmega8單片機(jī)控制的正弦波逆變電源的整體設(shè)計(jì)方案，可高效。便捷的為野外作業(yè)提供所需的交流電源，該電路目前已實(shí)驗(yàn)成功并投入到實(shí)際的使用當(dāng)中。實(shí)踐證明，本文設(shè)計(jì)出來的逆變電源具有體積小，重量輕，穩(wěn)定可靠的性能。