基于STC12C5A60S的小功率逆變器的設計

本文以STC12C5A60S單片機為核心，利用其內(nèi)部兩路可編程計數(shù)陣列（PCA）模塊來模擬脈寬調(diào)制法，設計并實現(xiàn)了一個輸出電壓幅值可調(diào)的小型逆變器。

　　1 系統(tǒng)硬件設計

　　本文使用AltiumDesigner6．9完成硬件電路原理圖和PCB圖的設計。圖1是該設計的總體電路結構圖。

　　該設計實現(xiàn)的功能是將6 V的直流電通過三級功率變換（DC-HFAC-DC-LFAC）得到頻率為50 Hz，幅度為110 V的工頻交流電以供交流負載使用?，F(xiàn)將硬件電路各部分的具體設計和功能作如下描述。

　　1．1 電源模塊

　　使用直流到直流變換芯片MC34063與LM7805和LM7812組合得到12 V和5 V的直流電，為硬件電路的各模塊提供所需電源。

　　1．2 前級升壓模塊

　　通過SG3525芯片與其外圍電路產(chǎn)生兩路互補的高頻PWM（Pulse Width Modulation）脈沖波，用這兩路高頻脈沖波分別控制由兩個MOS（IRF 3205）管組成的單邊橋高頻逆變器，并與高頻變壓一起實現(xiàn)前級升壓。通過前級升壓，把6 V的直流電升到300 V左右的高頻交流電，為后面的工頻逆變做準備。

　　1．3 整流器與濾波模塊

　　4個二極管組成整流橋電路對前級升壓模塊輸出的高頻交流電進整流，并且經(jīng)過LC濾波器進行濾波作為工頻逆變橋電路的輸入。

　　1．4 工頻逆變器MOS橋電路驅(qū)動模塊

　　該設計中驅(qū)動工頻逆變器橋的4個MOS管使用IR2110芯片來完成。單片機產(chǎn)生的兩路SPWM控制信號經(jīng)過死區(qū)時間后作為2片IR2110的邏輯輸入。用2片IR2110芯片組成的驅(qū)動電路輸出4路兩兩互補的信號，從而控制全橋逆變電路的上、下橋臂的通斷，實現(xiàn)逆變功能

　　1．5 SPWM產(chǎn)生模塊

　　以STC12C5A60S單片機為核心構建的最小系統(tǒng)，作為模塊的控制部分。同時增加一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，通過讀取電位器上的電壓值，實現(xiàn)逆變器輸出幅值可調(diào)。兩路SPWM信號由STC12C5A60S單片機PCA模塊輸出端P1．3口和P1．4口。其原理是用正弦表數(shù)據(jù)去設置STC12C5A60S單片機PCA模塊的比較寄存器的值確來模擬脈寬調(diào)制法，最終獲得寬度正比于正弦調(diào)制波的矩形脈沖序列來等效正弦調(diào)制波。產(chǎn)生兩路SPWM波的原理如圖2所示。

2 系統(tǒng)軟件設計