基于ATmega8 单片机控制的正弦波逆变电源

如图4所示为高频电压逆变电路，由4只IRF3205管构成全桥逆变电路，IRF3205采用先进的工艺技术制造，具有极低的导通阻抗，加上具有快速的转换速率和以坚固耐用着称的HEXFET设计，使得IRF3205成为极其高效可靠的逆变管。从输入端Q1PWM，Q2PWM输入的高频脉冲串控制这4个管两两导通，对VIN输入的直流低压进行斩波，然后经升压变压器后，逆变成高频交流方波，此时流通的电流为磁化电流，所以选取Philips公司生产的BYV26C超快软恢复二极管组成了全桥整流电路，该管子重复峰值电压为600 V，正向导通电流为1 A，其反向恢复时间30 ns，可以满足电路的参数需求，整流后的电压经滤波电路后输出直流电压260 V，送往DC/AC逆变电路，另外260 VDC经降压处理后作为作为反馈信号输入图3中的VFB端，作为高频逆变电压的反馈信号。

3.2 DC/AC输出电路的设计

DC/AC变换输出电路采用全桥逆变单相输出，其驱动输入波形则由单片机输出信号驱动半桥驱动器IR2110 输出工频驱动信号，通过单片机编程可调节该输出驱动波形的D<50%,保证逆变的驱动方波有共同的死区时间.如图5 所示，QA1~QA4 端分别接到单片机的PB1~PB4 引脚，由此引脚输出信号驱动两片IR2110,分别从PWM1~PWM4输出50 Hz的工频信号去驱动桥式逆变电路产生正弦波形.

IR2110 是IR 公司生产的大功率MOSFET 和IGBT专用驱动集成电路，可以实现对MOSFET 和IGBT 的最优驱动，同时还具有快速完整的保护功能，因此它可以提高控制系统的可靠性，减少电路的复杂程度.如图6所示，HIN 和LIN 为逆变桥中同一桥臂上下两个功率MOS的驱动脉冲信号输入端.SD 为保护信号输入端，当该脚接高电平时，IR2110的输出信号全被封锁，其对应的输出端恒为低电平;而当该脚接低电平时，IR2110的输出信号跟随HIN和LIN而变化，因此，在本系统中，两片IR2110芯片的SD端共同接到单片机的PB0引脚，用于实时控制IR2110 是否处于保护状态.IR2110 的VB 和VS 之间的自举电容较难选择，因此直接提供了15 V恒压，使其能正常工作.

逆变正弦电压输出电路有两种调制方式，一种为单极性调制方式，其特点是在一个开关周期内两只功率管以较高的开关频率互补开关，保证可以得到理想的正弦输出电压，另两只功率管以较低的输出电压基波频率工作，从而在很大程度上减小了开关损耗，但又不是固定其中一个桥臂始终为低频(输出基频)，另一个桥臂始终为高频(载波频率)，而是每半个输出电压周期切换工作，即同一个桥臂在前半个周期工作在低频，而在后半周则工作在高频，这样可以使两个桥臂的功率管工作状态均衡，对于选用同样的功率管时，使其使用寿命均衡，对增加可靠性有利.另一种为双极性调制方式，其特点是4个功率管都工作在较高频率(载波频率)，虽然能得到正弦输出电压波形，但其代价是产生了较大的开关损耗.如图6所示，本文的逆变输出电路采用了单极性调制方式，这样可以提高波形的平滑度，增加电路的可靠性.图6 中的PWM1~PWM2 分别接收来自图5 的输出驱动信号，驱动由4个具有500 V耐压值的IRF840开关管组成的桥式逆变电路，将260 VDC 逆变成220 V,50 Hz的交流电，经LC 滤波后供给负载.图6中的IFB端和ACV端，分别和为电流和电压的采样，送到单片机的PC4和PC5引脚进行A/D转换，再由单片机将转换果用于功率计算和电路保护之用.

3.3 单片机电路及编程

本文采用的是Atmel 公司生产的ATmega8 单片机来进行控制的，它的工作电压范围宽，抗干扰能力强，具有预取指令功能.这使得其理速度快，引脚输出电流大，驱动能力强，输出的脉冲信号无需放大可直接驱动步进电机驱动模块，端口全内置上拉电阻，均可作为输入或输出，具体情况通过编程灵活配置，基于以上优点，选择ATmega8L单片机作为控制器，不仅可提高系统整体性能，也可简化外围电路.

本文主要将它应用于整个系统的信号驱动，温度检测，风扇控制，安全保护，数据显示等.ATmega8单片机分别采集来自系统电路的温度.电流.电压，并根据这三个参数的情况分别控制启动风扇散热，控制是否输出报警信号，控制SD 端和DCDC 端是否使系统处于保护状态，QA1~QA4则是输出50 Hz的驱动信号，具体的编程控制如图7所示.当系统启动后，单片机先检查系统的温度环境是否正常，不正常则启动报警，并提示出错代码，如果正常则启动高频逆变电路工作，并检测260 VDC是否正常，不正常则报警，正常则启动正弦逆变电路工作，并一直检测输出的电压电流是否正常，正常则输出，不正常则报警.

4 结语

综上所述，基于ATmega8单片机控制的正弦波逆