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2020年10月10日 | 基于ARM控制的逆变器电路设计
2020-10-10 来源：elecfans
本设计以 ARM 作为控制核心，结合推挽升压电路和 SPWM 逆变电路，实现了将12VDC 输入电压转换为110VAC 交流正弦电压输出。实验表明，该逆变器具有电压纹波小、动态响应高和全数字等特点，能够满足实际需要。
1.系统总体方案
1.1 总体设计框图
如图1 所示， 逆变器系统由升压电路、逆变电路、控制电路和反馈电路组成。低压直流电源 DC12V 经过升压电路升压、整流和滤波后得到约 DC170V高压直流电，然后经全桥逆变电路 DC/AC 转换和 LC 滤波器滤波后得到
AC110V 的正弦交流电。
逆变器以 ARM 控制器为控制核心，输出电压和电流的反馈信号经反馈电路处理后进入 ARM 处理器的片内 AD，经 AD 转换和数字 PI 运算后，生成相应的SPWM 脉冲信号，改变 SPWM 的调制比就能改变输出电压的大小，从而完成整个逆变器的闭环控制。
1.2 SPWM 方案选择
1.2.1 PWM 电源芯片方案
采用普通的 P W M 电源控制芯片，如 SG3525，TL494，KA7500等，此类芯片的优点是能够直接的产生脉宽调制信号，但是它缺点是波形线性不好，而且振荡发生器是依赖充放电电路而产生波形，当要 PWM 芯片产生 SPWM 信号需要附加额外很多电路。
逆变器是一种把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220伏50HZ正弦波或方波）的装置。我们常见的应急电源，一般是把直流电瓶逆变成220V交流的。简单来讲，逆变器就是一种将直流电转化为交流电的装置。
不管是在偏远家村，或是野外需要或是停电应急，逆变器都是一个非常不错的选择。比较常见的是机房会用到的UPS电源，在突然停电时，UPS可将蓄电池里的直流电逆变为交流供计算机使用，从而防止因突然断电而导致的数据丢失问题。
本文将介绍两种比较简单的逆变器电路图。并附以简单的逆变器电路图说明，有兴趣的朋友可以研究下，自已动手做一个逆变器也确实是一件非常有成就感的事。以下就是一张较常见的逆变器电路图。
以上是一款较为容易制作的逆变器电路图，可以将12V直流电源电压逆变为220V市电电压，电路由BG2和BG3组成的多谐振荡器推动，再通过 BG1和BG4驱动，来控制BG6和BG7工作。其中振荡电路由BG5与DW组的稳压电源供电，这样可以使输出频率比较稳定。在制作时，变压器可选有常用双12V输出的市电变压器。可根据需要，选择适当的12V蓄电池容量。
以下是一款高效率的正弦波逆变器电器图，该电路用12V电池供电。先用一片倍压模块倍压为运放供电。可选取ICL7660或MAX1044。运放1 产生50Hz正弦波作为基准信号。运放2作为反相器。运放3和运放4作为迟滞比较器。其实运放3和开关管1构成的是比例开关电源。运放4和开关管2也同样。它的开关频率不稳定。在运放1输出信号为正相时，运放3和开关管工作。这时运放2输出的是负相。这时运放4的正输入端的电位（恒为0）总比负输入端的电位高，所以运放4输出恒为1，开关管关闭。在运放1输出为负相时，则相反。这就实现了两开关管交替工作。
当基准信号比检测信号，也即是运放3或4的负输入端的信号比正输入端的信号高一微小值时，比较器输出0，开关管开，随之检测信号迅速提高，当检测信号比基准信号高一微小值时，比较器输出1，开关管关。这里要注意的是，在电路翻转时比较器有个正反馈过程，这是迟滞比较器的特点。比如说在基准信号比检测信号低的前提下，随着它们的差值不断地靠近，在它们相等的瞬间，基准信号马上比检测信号高出一定值。这个“一定值”影响开关频率。它越大频率越低。这里选它为0.1~0.2V。
编辑点评：方波输出的逆变器效率高，对于采用正弦波电源设计的电器来说，除少数电器不适用外大多数电器都可适用，正弦波输出的逆变器就没有这方面的缺点，却存在效率低的缺点，如何选择这就需要根据自己的需求了。
史海拾趣
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