逆变电源系统的隔离及驱动模块和控制电路及控制芯片

逆变电源系统的隔离及驱动模块和控制电路及控制芯片

文章转载自广州市科瑞爱特科技公司

功率MOSFET是一种多子导电的单极性电压控制型器件，具有开关动作快、输入阻抗大、驱动功率小、无二次击穿、驱动电路简单、安全工作区大等优点，特别是由于具有正温度系数，可以自动均衡电流，所以在输入电压低、工作电流大的逆变电源系统中可以将几只功率MOSFET并联以提高电流容量。在本系统中，将三只功率MOSFET并联，使电流容量增大到三倍。逆变器将整流后的直流电压转换成特定频率的SPWM波，再经过电感和电容滤波将其转换为220V的标准正弦波电压，其中电感用变压器次级的漏感代替，采用这种方式使系统结构简单，噪音低，并且能有效地抑制波形中的高次谐波成分。

SPWM控制方式预先将0~360°的正弦值制成表格存于EPROM中。由于开关驱动信号是利用正弦波参考信号与一个三角载波信号互相比较而生成的，常分为单极性和双极性两种情况。在开关频率相同的情况下，由于双极性SPWM控制产生的正弦波，其谐波含量和开关损耗均大于单极性，系统采用的是单极性SPWM控制。以下是逆变电源系统的隔离及驱动模块和控制电路及控制芯片:

隔离和驱动电路是将Intel80C196MC芯片输出的SPWM信号加以隔离、放大，形成驱动各功率器件开关动作信号的电路。它是一光电耦合器件，但又不同于普通的光耦，由于其输出级是经推挽电路放大输出的，所以它不但能使原副边隔离，而且具有驱动能力，特别适合于驱动中等功率的MOSFET和IGBT。同时，在工程应用中为了从硬件上可靠防止同一桥臂上的两个功率器件上下直通，故将驱动同一桥臂功率器件的两个TLP250的脚2和脚3互相对接，形成互锁电路，从而有效地防止了桥臂功率器件的直通故障。

控制电路主要通过对直流电流、直流电压、交流电流、交流电压等信号的检测，实现系统的过压、欠压、过流、过放电、过热和反时限等保护功能。控制芯片采用Intel80C196MC微处理器。

Intel80C196MC是真正的16位单片机，由于此片内集成了一个颇具特色的波形发生器(WG)单元，从而大大简化了用于产生SPWM波形的软件和外部硬件电路。波形发生器有3个独立的模块，每个模块均包含一个数值比较器、比较寄存器、比较缓冲器、无信号时间发生器和一对可编程输出驱动通道。三相波形有共同的载波频率和共同的死区时间，可编程为三角波调制方式或锯齿波调制方式，一旦启动后只要求在改变PWM占空比时加以干预，其余时间均不占用CPU。

波形发生器由时基发生器、相驱动通道和控制保护电路组成。

时基发生器为PWM波形建立载波周期。80C196MC通过从重装载寄存器(WG-RELOAD)中读入数据来确定载波周期的长短，因此用户可以通过在程序中改变重装载寄存器的值来改变载波周期值。

相驱动通道确定PWM波形的占空比。每相驱动通道都有各自的相比较缓冲寄存器(WG-COMPX)，一般情况下，PWM波形的占空比由工作方式、重装载寄存器和相比较缓冲寄存器这三个方面来决定。

控制电路包括控制寄存器(WG-CONTROL)和输出寄存器(WG-OUT)。同时，CPU内部还有一个保护电路用于监测EXTINT输入端，以便对异常情况进行处理。

另外，无信号时间发生器电路是波形发生器的一个非常重要的功能，可以用来防止一对互补的PWM 信号同时有效，从而避免了同一桥臂的上下两只功率管直通;同时，用户可以通过软件向WG-CON 寄存器的低10位装入一个数来任意设置无信号时间。

文章转载自广州市科瑞爱特科技公司