基于高性能全數字式正弦波逆變電源的設計方案

　　在推挽升壓驅動(U1、U2)中，TLP250負責驅動信號幅值與電流的匹配，而對于全橋逆變驅動(U3、U4、U5、U6)，不但要考慮驅動電平和驅動能力，還要考慮好上下管驅動信號的隔離問題。為簡化設計，全橋逆變的上管驅動(U3、U5)采用了自舉供電的方式，減少隔離電源的使用數目。

　　對逆變橋的驅動電路，為避免上下管直通，設計中需要考慮死區(qū)問題。STM32單片機的PWM模塊具有死區(qū)功能，本設計采取了軟件死區(qū)方法。這樣做的另一個好處是，對不同的功率管只需改變軟件設計即可獲得最佳的死區(qū)參數。

　　5)采樣電路

　　輸出電壓采樣用于反饋穩(wěn)壓，輸出電流采樣用于過載保護，母線電流采樣用于短路保護，母線電壓采樣用于限制母線電壓虛高，輸入電壓采樣用于輸入過壓/欠壓保護。輸出采樣中使用了電流互感器與電壓互感器，大大減小了系統(tǒng)干擾，提高了系統(tǒng)的可靠性。取樣電路的原理圖如圖4所示。

　　圖4 取樣電路原理圖

　　對于輸出電流取樣，本設計中使用了5 A/5 mA電流互感器。由于電流互感器的輸出為毫伏級的交流信號，為了能夠被單片機內部AD模塊采集到，必須將其整流成直流信號并加以放大。而普通二極管整流電路對毫伏級電壓是無效的，因此，此處采用了由運算放大器(U11，LM3 58)構成的小電壓整流電路。實際測試表明，該電路有效解決了毫伏級信號的采樣問題。

　　系統(tǒng)軟件設計

　　為了提高系統(tǒng)的可讀性以及代碼效率，軟件采用狀態(tài)機思想設計，圖5所示為系統(tǒng)的狀態(tài)轉換圖。系統(tǒng)上電復位后進入SAMPLE采樣狀態(tài)，若檢測到采樣完成標志FINISH則進入JUDGE狀態(tài)進行判斷，如果FAULT不為0即有故障信號(過壓/欠壓、過載、短路)，則進入PROTECT狀態(tài)關閉輸出，并跳轉到WAIT狀態(tài)等待故障信號消除。當故障信號消除后，系統(tǒng)軟重啟，開始新的采樣及檢測。JUDGE狀態(tài)后如果未檢測到故障信號，則進入NORMAL正常狀態(tài)，進行電壓調整。

　　圖5