采用全橋的方式在逆變電路中應(yīng)用非常廣泛， 控制電路比較簡(jiǎn)單， 一般運(yùn)用到中、 大功率場(chǎng)合。常見(jiàn)的全橋逆變控制方式有脈沖頻率調(diào)制(PFM),脈沖密度調(diào)制(PDM),脈沖寬度調(diào)制(PWM) ，正弦脈沖寬度調(diào)制(SPWM)和空間矢量PWM(SVPWM)調(diào)制等。PWM技術(shù)是逆變電路中運(yùn)用最廣泛的控制技術(shù)，本設(shè)計(jì)作為無(wú)線傳能的前級(jí)電路，系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下。
從市電接入一個(gè)直流開(kāi)關(guān)電源為MCR-WPT 電源供電， MCR-WPT 電源分為輔助電源部分、主控部分、逆變部分和信號(hào)采集及調(diào)理部分。主控芯片輸出帶有移相角的 PWM 信號(hào)經(jīng)隔離驅(qū)動(dòng)電路后驅(qū)動(dòng)四個(gè) MOSFET，逆變輸出接電容和發(fā)射線圈組成的串聯(lián)諧振回路。輸出的電壓和電流通過(guò)高頻互感器采即，將采集到的辛信號(hào)經(jīng)調(diào)流電路輸入給主控芯片作鎖相處理。逆變環(huán)節(jié)中直流母線電流通過(guò)霍爾電流傳感器采集，經(jīng)跟隨和限幅電路后通過(guò)主控芯片的 ADC 完成電流閉環(huán)。
單片機(jī)驅(qū)動(dòng)波形
輔助電源電路
輔助電源電路使用 DC-DC 降壓芯片 LM2596， 分別輸出 5V、 12V、 -12V 給單片機(jī)、 IR2110 和 LM311 供電。 LM2596 最大輸入電壓 40V 電流 3A，輸出穩(wěn)壓值決定于其 4 腳的反饋電壓，通過(guò)微小的改動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)正電壓輸入負(fù)電壓輸出的轉(zhuǎn)換。
全橋電路和電壓電流采樣
本設(shè)計(jì)采用全橋逆變，需要四個(gè) MOSFET。電源在諧振時(shí)電流很大，所以需要可以承受大電流的 MOSFET，選用 IR 公司生產(chǎn)的IRF3205 MOS 管。
驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
由于主控芯片輸出的 PWM 信號(hào)不足以驅(qū)動(dòng) MOSFET，所以需要驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)全橋逆變電路。本設(shè)計(jì)的隔離驅(qū)動(dòng)芯片采用 IR 公司生產(chǎn)的 IR2110，需要兩片IR2110 才能驅(qū)動(dòng)四個(gè) MOSFET。 IR2110 具有自舉功能，外圍電路比較簡(jiǎn)單，自舉電容配置好。
單片機(jī)最小系統(tǒng)電路
STM32F103VET6 最小系統(tǒng)包括電源電路、 時(shí)鐘電路、 復(fù)位電路和程序下載電路。 芯片供電電壓為 3.3V，使用 AMS1117 提供 3.3V 電壓，其輸入為 5V 由輔助電源提供。時(shí)鐘電路采用 8M 晶振，配合兩個(gè) 22pF 起振電容。復(fù)位電路采用上拉復(fù)位。程序下載使用 JLINK 下載，故引出 JTAG 接口， JTAG 接口的數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線均接上拉電阻。
單片機(jī)資源分配，兩個(gè)外部中斷用來(lái)計(jì)算相位差、 一個(gè)外部中斷用來(lái)讀取按鍵值、 一個(gè)定時(shí)器中斷用來(lái) PI 運(yùn)算、一個(gè)定時(shí)器作為計(jì)數(shù)器使用、一個(gè)定時(shí)器輸出兩對(duì)帶有死區(qū)的移相 PWM 信號(hào)。
PCB電路設(shè)計(jì)
主要包含三部分，輔助電源部分，控制部分和逆變部分.
PCB 3D效果圖
實(shí)物作品
圖中標(biāo)號(hào) 1 為 STM32F103VET6 主控芯片，標(biāo)號(hào) 2 為 DC-DC 降壓隔離電源，標(biāo)號(hào) 3 為 IR2110 驅(qū)動(dòng)芯片，標(biāo)號(hào) 4 為以 IRF3205 組成的全橋逆變電路，標(biāo)號(hào) 5為電流互感器，標(biāo)號(hào) 6 為電壓互感器， 標(biāo)號(hào) 7 位以比較器 LM311 組成的信號(hào)調(diào)理電路，標(biāo)號(hào) 8 為 ZLG7289 人機(jī)交互模塊，它包含 10 個(gè)按鍵和 8 位數(shù)碼管。
測(cè)試環(huán)境，燈泡成功點(diǎn)亮。
移相90度PWM輸出。
移相90度輸出波形。
鎖相0度調(diào)試成功。
鎖相45度
