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【DIY大赛】全桥+移相全桥逆变电源设计
阅读: 2395 |  回复: 10 楼层直达

2018/10/29 23:22:42
1
快乐的小天使
电源币:44 | 积分:8 主题帖:9 | 回复帖:41
LV4
连长

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   采用全桥的方式在逆变电路中应用非常广泛, 控制电路比较简单, 一般运用到中、 大功率场合。常见的全桥逆变控制方式有脉冲频率调制(PFM),脉冲密度调制(PDM),脉冲宽度调制(PWM) ,正弦脉冲宽度调制(SPWM)和空间矢量PWM(SVPWM)调制等。PWM技术是逆变电路中运用最广泛的控制技术,本设计作为无线传能的前级电路,系统设计如下。  

   从市电接入一个直流开关电源为MCR-WPT 电源供电, MCR-WPT 电源分为辅助电源部分、主控部分、逆变部分和信号采集及调理部分。主控芯片输出带有移相角的 PWM 信号经隔离驱动电路后驱动四个 MOSFET,逆变输出接电容和发射线圈组成的串联谐振回路。输出的电压和电流通过高频互感器采即,将采集到的辛信号经调流电路输入给主控芯片作锁相处理。逆变环节中直流母线电流通过霍尔电流传感器采集,经跟随和限幅电路后通过主控芯片的 ADC 完成电流闭环。

单片机驱动波形

辅助电源电路

辅助电源电路使用 DC-DC 降压芯片 LM2596, 分别输出 5V12V-12V 给单片机、 IR2110 LM311 供电。 LM2596 最大输入电压 40V 电流 3A,输出稳压值决定于其 4 脚的反馈电压,通过微小的改动可以实现正电压输入负电压输出的转换。 

全桥电路和电压电流采样

本设计采用全桥逆变,需要四个 MOSFET电源在谐振时电流很大,所以需要可以承受大电流的 MOSFET,选用 IR 公司生产的IRF3205 MOS 管。

驱动电路设计

由于主控芯片输出的 PWM 信号不足以驱动 MOSFET,所以需要驱动芯片驱动全桥逆变电路。本设计的隔离驱动芯片采用 IR 公司生产的 IR2110,需要两片IR2110 才能驱动四个 MOSFETIR2110 具有自举功能,外围电路比较简单,自举电容配置好。

单片机最小系统电路

STM32F103VET6 最小系统包括电源电路、 时钟电路、 复位电路和程序下载电路。 芯片供电电压为 3.3V,使用 AMS1117 提供 3.3V 电压,其输入为 5V 由辅助电源提供。时钟电路采用 8M 晶振,配合两个 22pF 起振电容。复位电路采用上拉复位。程序下载使用 JLINK 下载,故引出 JTAG 接口, JTAG 接口的数据线和时钟线均接上拉电阻。

单片机资源分配,两个外部中断用来计算相位差、 一个外部中断用来读取按键值、 一个定时器中断用来 PI 运算、一个定时器作为计数器使用、一个定时器输出两对带有死区的移相 PWM 信号。

PCB电路设计

主要包含三部分,辅助电源部分,控制部分和逆变部分.

PCB   3D效果图

 实物作品

  图中标号 1 STM32F103VET6 主控芯片,标号 2 DC-DC 降压隔离电源,标号 3 IR2110 驱动芯片,标号 4 为以 IRF3205 组成的全桥逆变电路,标号 5为电流互感器,标号 6 为电压互感器, 标号 7 位以比较器 LM311 组成的信号调理电路,标号 8 ZLG7289 人机交互模块,它包含 10 个按键和 8 位数码管。

测试环境,灯泡成功点亮。

移相90度PWM输出。

移相90度输出波形。

锁相0度调试成功。

锁相45度

2018/10/30 09:11:11
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flying123
电源币:107 | 积分:11 主题帖:19 | 回复帖:394
LV6
团长
2018/10/30 09:15:02
3
电源网-fqd
电源币:5053 | 积分:15067 主题帖:388 | 回复帖:5024
LV11
统帅
2018/10/30 10:01:35
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电源网-璐璐
电源币:1090 | 积分:75 主题帖:207 | 回复帖:1431
LV10
司令
2018/10/31 08:06:13
5
飘飘飘
电源币:0 | 积分:0 主题帖:18 | 回复帖:197
LV6
团长
进来学习。
2018/10/31 16:48:00
6
sunnysu
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:30
LV3
排长
楼主可以放出清晰的原理图吗? 让我等学习学习。
2018/11/01 11:20:06
7
lihui710884923
电源币:444 | 积分:3 主题帖:137 | 回复帖:477
LV8
师长
你用103的话,是用哪个额定时器来实现pwm控制呢
2018/11/05 22:56:05
10
快乐的小天使
电源币:44 | 积分:8 主题帖:9 | 回复帖:41
LV4
连长
高级定时器输出互补PWM信号
2018/11/07 10:18:59
11
lihui710884923
电源币:444 | 积分:3 主题帖:137 | 回复帖:477
LV8
师长
那这个死区时间是怎么考虑的
2018/11/04 22:39:26
8
lihui710884923
电源币:444 | 积分:3 主题帖:137 | 回复帖:477
LV8
师长
产品是做出来了,还没有整体测试啊
2018/11/05 08:51:09
9
wwb_1234
电源币:0 | 积分:6 主题帖:4 | 回复帖:10
LV2
班长
楼主能 不能加qq聊一下,我有以一个类似你这个原理的电路没调成功能不能指导一下:QQ:2648288897
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