基于单片机控制逆变稳压电源的设计

时间：2025-03-07

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《现代电子技术》2 0 0 4年第 2 4期思第 1 9 1

基于单片机控制逆变稳压电源的设计王一铧，黄耀志(福州大学机械工程及自动化学院福建福州 3 5 0 0 0 2 )

摘要：介绍了基于单片机、 S P WM逆变控制技术的新型稳压电源的设计，详述了该电源的主电路和控制系统结构，重

点介绍了S A8 3 8 2单相 S P WM发生器的应用，并给出了控制程序的框图。关键词：单片机；AT8 9 C5 1;S P WM;S A8 3 8 2;稳压电源中图分类号：TP 3 6 8 . 1 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 4— 3 7 3 X ( 2 0 0 4 )2 4— 0 3 9一。 3 De s i gn o f Si n gl e Chi p Mi c r o c o mp ut e r Co nt r o l I nv e r t e r Re g ul a t e d Powe r S upp l yW ANG Yi h u a .HU ANG Ya o z h i( Me c h a n i c a l En g i n e e r i n g a n d Au t o ma t i o n S c h o o l Fu z h o u Un i v e r s i t y F u z h o u 3 5 0 0 0 2.Ch i n a )

Ab s t r a c t:Thi s a r t i c l e p r e s e n t s t h e d e s i g n o f a n e w t y p e i n v e r t e r p o we r s u p p l y t h e s i n gl e c h i p mi c r o c o mp u t e r c o n t r o l t e c h n o l o g y a n d t h e SP W M i n v e r t e r c o n t r o l t e c hn o l o g y a r e u s e d . The s t r u c t u r e o f t h e ma i n c i r c u i t a n d c o n t r o l s y s t e m a r e d i s c u s s e d i n d e t a i l,t hea p p l i c a t i o n o f SA8 3 8 2 a n d t h e f r a me p i c t u r e o f t h e c o n t r o l p r o g r a m a r e g i v e n .

Ke y wo r d s: s

i n g l e c h i p mi c r o c o mp u t e r; AT8 9 C5 1; S PW M;SA8 3 8 2; r e g u l a t e d p o we r s u p p l y

本设计的目的是研制一种输入为市电，输出为 2 2 0 V,

成外围控制功能，使系统智能化，单片机只用很少的时间去控制他，因而有能力进行整个系统的检测、保护和控制。

5 0 H z的交流稳定电压，输出功率为5 k w的通信用单相稳压电源。在此次设计中，我们考虑采用 S P WM逆变技术。

2 系统介绍 1逆变器及 S P WM控制技术图 1为本系统的框图，该系统的工作原理是市电逆变器就是把直流电压变换成固定或可调交流电压的装置。在逆变器的控制中，采用 S P WM控制技术，该技 2 2 0 V经整流滤波变成直流电压，然后经 S P WM方式全桥逆变，变成1 2 0 V的S P wM电压，再经升压变压器升压为

术可使逆变器的输出电压中的低次谐波得到很好的抑制和消除，高次谐波又能很容易除去，从而可获得畸变率极

2 2 0 V, 5 0 Hz交流电压输出，该系统C P U采用 AT 8 9 C5 1, s P wM波形发生器采用 S A8 3 8 2,驱动隔离电路采用 E XB 8 4 1,主电路采用高压整流模块和I GB T模块，输出采样模块使用 ADC 0 8 0 9,单片机根据输出采样调整 S A8 3 8 2 控制参数， S A8 3 8 2输出所需脉宽的s P WM波给E X B 8 4 1, E X B 8 4 1驱动I GB T,产生交流电压，从而使输出电压稳定在2 2 0 V.下面分别介绍系统各部分的工作特点和功能。

低的正弦波输出电压。正弦脉宽调制技术 ( S P WM )是利用功率开关器件 (如I G B T)的导通和关断，把直流电压变换成脉宽按正弦规律变化的电压脉冲阵列 .并通过控制电压脉冲的宽度和电压脉冲阵列的周期以达到变压变频目的的一种控制技术。S P WM波形的脉冲宽度按正弦规

律变化， S P WM波产生方法有 3种，即分立元件电路、专用集成电路和单片机直接输出。采用分立元件电路较复杂，有温漂、影响精度、限制了

系统的性能。S P WM专用集成电路产生 s P wM波就是使用 S P WM波产生专用芯片如 HE F 4 7 5 2 V. MI T E L公司的 S A8 X 8系列， I XY S 公司的I XD P 6 3 1等；还有一种方法是直接由单片机实现 S P WM波 .现在有许多单片机如 P I C 1 7 C 4 2,MC 6 8 3 3 2

等都具备三相 s P wM波输出功能。在本次系统设计中，采用专用产生 s P wM波的集成电路方法，选用 MI TE L公司的单相S P WM波产生器S A8 3 8 2 .该芯片具有精度高、抗干扰能力强、外围电路简单等优点，可与单片机连接，完

收稿日期：2 0 0 4— 0 6—2 7

( 2 )启动浪涌电流抑制电路：电源启动时晶闸管 s C R39

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王一铧等：基于单片机控制逆变稳压电源的设计关断，由电阻尺限制启动浪涌电流，当滤波电容 C 充电过程完成后，触发晶闸管使之导通，从而达到短接限流电阻的目的。

兼容，亦可作为一片独立使用的微处理器运行，只有当需

要改变运行参数时，才由单片机介入。S A8 3 8 2具有 1 2位频率控制精度采用 1 2 . 5 MHz时钟时，电源频率可达到 4 k Hz,载波频率可达到 2 4 k Hz,可在内部 R 0M存储波形，最小脉宽和死区时间可调，具有 2个 TT L电平的

P W M输出通道，可用于驱动I G B T管，其封装如图 4所示。各脚定义： AD O AD7地址和数据复用总线；R S T复位内部计数器、低电平有效； C L K时钟输入； C S片选信号； VD D正图 2 系统逆变电路图

电源；VS S接地端；WR写选通；R D读选通； AL E地址锁存信号； S E TT RI P设置输

( 3 )输入滤波采用 L, C滤波，平滑送给逆变电路的电压或电流，减小输入电流谐波，提高逆变系统的功率参数， L, C 的选取可根据式 L= 0 . 0 3 3 Us T / l s, C=0 . 0 1 2 T/ u计

出封锁；P wMT正 P WM信号，P WMR负 P WM信号。 S A8 3 8 2由以下几个部分组成： ( 1 )初始化和控制模块制寄存器。 S A8 3 8 2包括暂

存器R0, R1, R2,虚拟寄存器 R3,R4及 2 4位初始化寄存器和 2 4位控