基于ne555的史上最简单SPWM改进电路

SPWM拥有精度高、输出正弦波波形好等特点。大多数的SPWM使用单片机进行设计，选择正确的单片机能够使的整体设计变得简单高效。在本篇文章当中，小编将为大家介绍一种简单的基于ne555的SPWM改进电路，该电路的最大特点就是简单，非常适合初接触单片机的设计者。

本设计的优点：

1、对新手非常友好，大概是目前为止最简单的SPWM电路。

2、采用了单电源宽电压供电（10V-30V）。

3、输出最大占空比高，仿真时最大占空比已经接近100%。这将导致母线电压利用率高。母线电压340V就足够产生230V的工频正弦交流电。

4、隔离输出，受外围电路干扰少。

图1系统框图

需要注意的是，在这个电路设计当中是没有稳压反馈的，所以稳压功能全靠前级完成。前级一般由SG3525或者TL494组成，稳压功能需要充分利用起来。由于使用了虚拟双电源，因此单电源供电即可，省略一个辅助电源变压器。
再看驱动板电路图：

图2

如图2所示，LM7809将电池电压降为稳定的9V，这使得电路可以在宽电源（10V-30V）情况下工作，TDA2030为核心组成了虚拟双电源，将正9V变成正负4.5V的双电源。NE555及周边元件组成频率约为20KHz的高线形度三角波振荡器。在NE555的2和6脚可以得到在3V和6V之间运动的三角波。

IC1为LM324，IC1A及周边元件组成50Hz工频正弦振荡器，产生幅度4。5V的正弦波（对于产生的虚地），圈一电位器将这个正弦波幅度分压到3.5V。IC1B和IC1C及周边元件组成精密整流电路，将正弦波变成3V幅值的馒头波。馒头波要去和NE555的三角波比较，三角波和馒头波的幅值虽然向同，都是3V，但是这个馒头波的最低电位比三角波的高1.5V。

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因此，IC1D及周边元件组成减法电路，将馒头波整体下调1.5V，这样就可以比较三角波和馒头波。在对LM393B进行比较时，产生同相位的SPWM波，此波与LM393A组成的正弦波-方波转换器输出的同步方波送入CD4081等组成的编码电路进行编码，产生最终驱动功率管的SPWM信号。两个20K电阻和47P电容用于产生死区于高频臂。

本电路设计巧妙的地方之一就是虚地和实地的转换。LM393A之前电路是工作在虚地状态的，而LM393之后的电路却变成了实地。因为4.5V的交流（对于虚地）对于实地来说是个9V的脉冲。LM393B周边电路也是类似原理。

图3 H桥电路

图3是H桥电路。注意：三个TLP250边上的接地符号一定接驱动板的实地。功率管的地也可与前级共地（接电瓶）。也可以前后级隔离。H桥图中的12V电压可以由主变压器的分绕组+LM7812提供（前后级隔离方案），也可以直接由电池提供（12V供电情况下，前后级不隔离，共地状态）。

先分析左边的高频臂：下臂的IRFP460采用光藕直接驱动，上臂的IRFP460采用自举电容+光藕驱动。工作原理简述：当下臂导通时，高频桥的功率管的中点相当于接地，此时104的自举电容通过FR107和下臂管充电，当下臂管关断上臂导通时，104电容与地隔离，当TLP250内部三极管导通后，相当于给上臂管的GS之间施加一个电压，因此上臂管可以在与之对应TLP250的控制下导通和关断。

再分析右边的工频臂，当TLP250输出高电平时，工频桥下臂导通，此时工频桥中点等效接地，此时1uF电容通过FR107和下臂管充电。但由于那个三极管也导通，导致上臂管此时GS间相对电压为零，因此上臂管截止。当TLP250输出低电平时，下臂管和那个三极管都关断。三极管的关断和电容上储存的电压导致上臂管导通。工频臂就是这么工作的，因此要么上管导通，要么下管导通。由于SPWM3是50Hz的脉冲，所以可以在工频桥中点得到50Hz、占空比50%的交流电压。

两个1mH电感、和一个400V40uF电容用来完成高频滤波的任务，把高频SPWM方波变成50Hz的正弦波。原理分析完毕。

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以上就是对这套电路的整体原理分析，下面就来说说如何进行调试。查看A点波形，应该为50Hz幅值4.5V（对虚地）的正弦波；调整圈1电位器使其滑动端（B）对虚地有3V幅值（对虚地）的正弦波脉冲，此时在C点可以看到幅值3V频率100Hz的馒头波（对虚地）；

调整圈2电位器，是其滑动端对地（实地）有1.5V电压，此时在D点可以看到幅值3V对实地向上偏移3V的馒头波测试E点，可以看到一个对实地向上偏移3V幅值，3V频率20KHz左右的三角波，F输出幅值9V的50Hz脉冲方波；在LM393B的输出端应该可以测到幅值为9V的SPWM脉冲；

最后也是较为重要的一点，就是对波形进行测试，查看SPWM1-3产生的波形是否如图4所示的一样。

图4

可以看到本套基于ne555的电路完全基于仿真情况运行，所以在实际操作情况当中有很大的几率会出现各种各样的问题，大家在按照本文进行设计时同样也要注意这个问题。希望在阅读过本篇文章之后大家能够有所收获。

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