一种基于MSP430的正弦波逆变电路的制作方法

本实用新型属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于MSP430的正弦波逆变电路。

背景技术：

脉冲宽度调制传统方法是模拟电路产生SPWM波，但其电路结构复杂，灵活性差，很难对输出波形优化处理；直接采用集成电路产生SPWM波的方法，比如集成电路TL494和SG3525，控制电路简单可靠，方便易行，但功能相对单一，精度受限，通用性不强。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于 MSP430的正弦波逆变电路。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于MSP430的正弦波逆变电路，包括全桥逆变功率电路、工频变压器、输出滤波电路、控制电路、驱动电路、反馈电路、保护电路、辅助电源电路以及显示电路，所述控制电路、驱动电路、全桥逆变功率电路、工频变压器以及输出滤波电路依次连接，所述反馈电路的输入端与所述输出滤波电容的输出端连接，所述反馈电路的输出端连接所述控制电路的输入端，所述控制电路的输入端还分别连接所述辅助电源电路和保护电路，所述控制电路的输出端还连接所述显示电路，所述全桥逆变功率电路包括功率管Q1-Q8，功率管Q1和Q2、Q3和Q4、 Q5和Q6、Q7和Q8分别组成四个桥臂，四个桥臂的G极处分别串接有电阻 R1、R3、R5和R7，电阻R1、R3、R5和R7分别并联有二极管D1、D2、D3和D4，功率管Q1和Q2的G-S极之间、Q3和Q4的G-S极之间、Q5和Q6的G-S 极之间以及Q7和Q8的G-S极之间分别并联一个电阻R2、R4、R6和R8。

进一步地，所述电阻R1、R3、R5和R7的阻值为4.7Ω，所述电阻R2、 R4、R6和R8的阻值为10KΩ。

进一步地，所述功率管Q1-Q8均为MOSFET管。

进一步地，所述控制电路为MSP430F149单片机。

进一步地，所述驱动电路的芯片型号为IR2110。

进一步地，所述显示电路的芯片型号为LCD1602。

进一步地，所述反馈电路采用的是峰值电压取样反馈。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用2个芯片IR2110做为驱动电路，控制全桥逆变功率电路，全桥逆变功率电路的输出接口逆变输出低压交流,又经过工频变压器升压和电容滤波输出交流电压220V，对输出交流电压进行电压峰值反馈电路处理，达到稳压精度高、电压调整速度快；

2、本实用新型采用MSP430单片机控制，具有捕获比较功能的定时器A0 定时器A1能实现SPWM控制，10位/12位AD转换器能快速采集反馈电路的峰值电压反馈信号和保护电路的温度反馈信号，减化电路结构，设计简单，提高电路的有效性，且反馈电路采用闭环控制技术，即峰值电压反馈控制方式，提高了系统的效率和动态性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具体实施例所述的一种基于MSP430的正弦波逆变电路的模块化结构原理图；

图2为图1中控制电路的电路原理图；

图3为图1中驱动电路、全桥逆变功率电路、工频变压器以及输出滤波电路的电路原理图；

图4为图1中辅助电源电路的电路原理图；

图5为图1中反馈电路的电路原理图；

图6为图1中保护电路的电路原理图；

图7为图1中显示电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

如图1所示，本实用新型所提供的一种基于MSP430的正弦波逆变电路，包含全桥逆变功率电路、工频变压器、输出滤波电路、控制电路、驱动电路、反馈电路、保护电路、辅助电源电路以及显示电路，其中控制电路、驱动电路、全桥逆变功率电路依次连接，所述驱动电路的输出端与全桥逆变功率电路的输入端连接，所述反馈电路的输入端与输出滤波电容的输出端连接，所述反馈电路的输出端连接控制电路的输入端，所述保护电路的输出端连接控制电路的输入端，所述控制电路的输入输出端分别连接辅助电源电路、反馈电路、保护电路、驱动电路和显示电路。

如图2-3所示，本实用新型采用MSP430F149型号单片机输出SPWM波形，与U1、U2这2个IR2110的上通道输入端HIN、下通道输入端LIN连接，由 MSP430控制器产生SPWM信号对U1、U2的HIN和LIN进行控制。驱动电路 U1、U2的输出信号HO、LO驱动全桥逆变功率电路，产生低压正弦波交流信号，连接工频变压器的低压输入端口，工频变压器的高压输出端口并一个滤波电容(即输出滤波电路)，就得到220V交流输出信号。对交流输出电压进行峰值取样反馈，在外部负载变化或者外部输入电压发生波动的外部情况下，输出电压精度为220V+1％，纹波系数小于1.4％。

如图2所示的控制电路：TI公司的MSP430F149是一款16位超低功耗的单片机，具有RISC结构，拥有强大的运算处理能力，有非常丰富的片内外设，MSP430控制器，对具有捕获比较功能的TA0、TA1同时使用模式3和模式7，设置好TACCR0和TACCRx，用于产生两路对称的SPWM波形。要实现单极性SPWM逆变电路，就是半个桥输出高频波，实现SPWM波形输出；另半个桥输出低频波，实现50Hz的低频输出。单极性调制时仅一桥臂做SPWM调制输出，SPWMOUT3作为左桥臂上管SPWM调制输出，SPWMOUT4作为左桥臂下管SPWM调制输出。另一桥臂做基波输出，SPWMOUT1作为右桥臂上管SPWM 基波输出，SPWMOUT2作为右桥臂下管SPWM基波输出。

如图3所示的全桥逆变功率电路：为改善PWM控制脉冲的前后沿陡度并防止振荡，减小功率管源极的电压尖脉冲，一般应在栅极串联十几欧到几百欧的限流电阻。在四个桥臂的功率管前都串接一个电阻，可以起到保护作用。 MOS导通瞬间，由于D、S近似短路，G、D间电容可看做G、S间电容，G极驱动电路立刻对G极进行充电，就产生了驱动电压振荡现象。在MOS管前串接一个电阻，可以防止MOSFET产生振荡。可选用阻值为4.7Ω和二极管并联的形式串联在功率管G极。

在8个功率管MOSFET G-S之间都并联一个电阻R2、R4、R6、R8，可以防止静电损坏MOS，静电损伤是由于GS之间结电容太小，因为U＝Q/C，即使有很小的静电电荷就产生很大的电压，MOSFET就容易损坏。在MOSFET G-S 之间并联一个电阻，可以提供电容电荷放电通道。这个并联电阻取值为10K Ω满足电路设计需要。

功率管的选用功率管场效应晶体管IRF840，MOSFET管IRF840耐压500V，额定电流8A，它的三个极分别是源极(S)、漏极(D)和栅极(G)。主要优点：热稳定性好、安全工作区大。同时，大功率晶体管两两并联可成倍提高功率。

如图3所示的驱动电路：IR2110是双通道、栅极驱动、高压高速功率驱动器，在IR2110驱动电路中，C1是自举电容，为上桥臂驱动的悬浮电源存储能量，D5有足够的反向耐压，防止上桥臂导通时的直流母线电压直接加到IR2110的电源上，避免元器件的换坏，C1和D5串联，D5应选快速恢复二极管，以保证在有限时间内快速导通。IR2110的上通道输入端HIN、下通道输入端LIN作为功率器件的输入驱动信号与单片机连接，由MSP430控制器产生SPWM信号对HIN和LIN进行控制。

在IR2110驱动电路中，左桥臂的上管、下管的驱动信号是互补的。SPWM 方式要有死区电平控制，主要为了防止左桥臂上、下管直通而导致短路现象，在给上管加关断信号后，再延时适当时间，才给下管加导通信号，但延时时间不宜过大，过大会影响正弦波输出波形，带来波形失真。

如图4所示的辅助电源电路：本电路采用Uin单电源供电，并且控制电路中需要12V、5V、3.3V三种电压值，其中LM7812为集成稳压芯片，输出电压12V；LM1117-5和LM1117-3.3分别为输出电压5V和3.3V的线性电源芯片。

如图5所示的反馈电路采用闭环控制技术，即峰值电压反馈控制方式，读取反馈电压V-FB，能在1-3个交流电周期内调整到期望的输出电压，提高了系统的效率和动态性能。

如图6所示的保护电路：NTC热敏电阻R13和电阻R12组成分压电路， NTC选用常数值为3380,25℃对应阻值10K的热敏电阻，T-FB引脚的过温电压设定在2.8V，当T-FB的电压达到2.8V，控制器进入待机状态。

如图7所示的显示电路：液晶显示电路的芯片型号为LCD1602，具有超低功耗的特点，用于显示逆变电路的输出电压数值。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。