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原创 【你还不知道吗】第九期·技术经验分享原创大赛开始啦!

纯硬件搭建三项正弦波逆变器。全程高清无码。

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冰糖葫芦娃
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本网技师
  • 2018-5-27 15:21:41
偶然间看到怎么个活动,就想来参加一下,去年电子设计大赛用EG系列集成芯片搭建了个集成的三项逆变器,老感觉想弄弄纯硬件的分离电路,先从基础开始,由浅入深,虽然我也没有做过,但是原创嘛,就要有原创的样纸,其中必然会出现很多问题,遇到问题就解决问题,没有那个工程师没遇到过问题,当我们把这些遇到过的问题,汇总起来,就会有一部分人,少走一些弯路。 QQ图片20180528095146.jpg
冰糖葫芦娃
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本网技师
  • 2018-5-27 16:38:30
 

先来介绍一下,冰糖葫芦娃是一名在校大三学生,简单做过Buck、Boost、以及一些比赛题目包括PFC等,但是仅仅只是作品,并不是公司工程师做的项目,在一些方面还是有很大的欠缺,还是得跟着咱论坛的一些大佬级别的工程师多学习,以下楼层,皆为一个本科生的个人理解,对实际的应用把握还不是很懂,希望各位大佬批评指正。冰糖葫芦娃脸皮很厚,各工程师大佬随便批评就行。
冰糖葫芦娃
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本网技师
  • 2018-5-27 20:14:21
 

我们先来谈一下,个人对电源的理解,电源按照其成分可以分为直流电源DC、交流电源AC,而电源做的就是将着两种电源进行自己与自己,或者是自己与其他一个之间转换,比如:DC-DC,AC-DC,DC-AC,AC-AC。对于DC-DC就是直流电与直流电之间的转换,比如DC-DC之间的转换,就是升压Buck、降压Boost、升降压Buck-Boost。再比如AC-DC之间的转换整流滤波电路、PFC电路。再比如我们要说的DC—AC逆变电路。学好电源最根本的就是对原理的深刻理解,以及项目的支撑。个人感觉,想要学好电源,看书说基础,虽然一些原理,百度上都有,但是都不属于系统的讲解,在学习初期,如果没有资深工程师的带领,最好是找一本开关电源的书籍,从头开始学,从电容、电感这些基本的元器件入手,不管谁拼怎么样,只要没有系统的对电容电感mos管这些基本元器件进行学习的,都有必要进行系统学习。
当然,我们既然要讲解,就要从基础的开始讲解,要不然,就失去了这个讲解的意义所在。
admin
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管理员
  • 2018-5-29 09:39:33
 
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  • 2018-6-2 14:14:55
 
升压boost,降压buck
冰糖葫芦娃
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本网技师
  • 2018-7-29 15:23:25
 
谢谢大家的支持,因为现在上大三,平时也参加一些比赛,学校也有一些事务,时间可能没有那么充足,现在从头开始。先介绍一下,pwm波与spwm的区别       
       
                pwm波,说白了,就是矩形波(方波是占空比为50%的矩形波),脉冲宽度调制技术也就是通过改变此矩形波的占空比来控制电路。比如Buck电路(降压电路)与Boost电路(升压电路)。输出电压可以用输入电压以及占空比的某种数学关系来计算出来『Buck电路Vo=Vi*Ton,Boost电路Vo=Vi*(1-Ton)』既然说改变占空比,那么是怎么改变占空比的呢,那就是要根据采样来改变占空比,改变占空比是为了干什么呢,拿Buck恒压电路举例说明,当输出电压由于负载的各种因素引起波动(举例:增大)时,电压采样就会改变(变大),由控制电路产生的方波占空比就会改变(变小),来稳定输出电压不变,由公式可证。在这里就不再细说Back电路与Boost电路的工作原理了,我会在从新开一个帖子说一下,我一开始学习Back电路的心路历程。       
       
                spwm波,说白了也还是矩形波,也是通过改变占空比来控制电路,但是spwm与pwm的区别在于spwm的占空比改变方法与pwm不一样,前面说了,pwm改变占空比的方式是根据采样来改变的,那么spwm波改变占空比的方式是什么呢,我们可以先来看一下spwm波长什么模样,如下图,从波形来看,spwm的占空比先变大,再变小,又变大,又变小,以此循环,根据数学知识我们不难发现,spwm波的占空比是按正弦规律来变化的。这样的电路怎么产生呢,我们说到,pwm波控制的Buck电路可以通过比较器以及一些其他分离元件搭建出来,那么spwm波可不可以用分离元器件搭建出来呢,这也就是下面需要说到的spwm波的产生方式。spwm波的产生方式有很多种,这里我们主要来讨论一下硬件调制法。


冰糖葫芦娃
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  • 2018-7-29 15:34:34
 
spwm调制.jpg 图片来源于网络
冰糖葫芦娃
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  • 2018-7-29 15:40:46
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在讲解spwm波之前,我们先来说一下pwm波。以及如何使用硬件搭建pwm波。

        之前提到过,所谓pwm波也就是矩形波,这里我们很容易联想到方波,他们三者有着一定的关系,即:pwm波就是矩形波,而方波也就是占空比为50%的矩形波,那么什么叫做矩形波呢,个人这么理解:之所以叫做矩形波,正是因为其波形长的像矩形,才叫矩形波。由此我们可以知道矩形波(pwm波)也只有高低二个电平,并且高低电平时连续的。如图所示,
pwm.jpg

冰糖葫芦娃
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本网技师
  • 2018-7-29 16:06:21
  • 倒数9
 
正是因为其只有高低二个电平,这很容易让我们想到比较器(简单介绍一下:比较器除去VCC以及GND以外,就只有二个输入端,一个输出端,二个输入端分别是同相输入端以及反相输入端。比较器工作原理:当同相输入端电压高于反相输入端的时候,输出为高电平,反之,当反相输入端电压大于同相输入端时,输出为低电平。注意:比较器为OC输出「LM393」,这时输出需要接上拉电阻,要不然输出没有高电平)。经过上面简单介绍我们可以知道,比较器的输出只有高低二个电平,所以我们可以利用比较器来搭建pwm波,刚才我们也知道,比较器有二个输入端,一个同相输入端,一个反相输入端,那么,这二个输入端,我们应该接什么呢?

冰糖葫芦娃
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  • 2018-7-29 16:07:37
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简单思考一下,我们就应该能够想到,这二个输入端,应该接入二个波形,通过利用比较器对这二个波形的比较,得到pwm波也就是矩形波,在电路设计中,常用的波形,有直流波、正弦波、三角波、矩形波、锯齿波、馒头波等我们可以来简单分析一下,在这里面,我们可以先把矩形波排除在外(我们要产生矩形波,就不能利用矩形波来产生矩形波),馒头波也就是将过0的正弦波反转得到,锯齿波也就是将三角波等其中一个边等斜率做到很大,即将三角波的一个斜边做的很陡即可得到,在此我们利用假设法来对直流波、正弦波、三角波三个波形进行一下对比。

        1、直流波与正弦波:如果我们利用直流,与正弦波进行比较,这就会出现二种情况,即正弦波过0与不过0,我们以不过0为例,接下来我们利用数学方法来对这二个波形进行比较,如图所示:我们可以发现正弦波与直流电进行比较,只有二种情况,即直流电大于正弦波或者是反之,那么这二个波形可以进行比较。但是我吗可以发现,在直流电快要接近正弦波最大值时,只要稍微将直流电调高,占空比就会发生很大变化,反之,在最小值时也会有这种情况,这就说明,利用直流与正弦波进行比较,并不能很好的调节占空比,所以我们不选用此电路。

        2、直流波与三角波:如果我们将三角波与直流进行比较,雷同于直流电与正弦波,我们利用数学画图的方法来简单分析,通过分析我们可以发现,利用三角波与直流进行比较的时候不会出现占空比变化很大的情况,这也正是因为,三角波的变化呈现出线性规律。

        3、正弦波与三角波:继续画图来分析,我们可以发现,用着二个波形进行分析的时候,需要二个电路的相位相同,如果不相同的话,就会出现一系列的问题。从电路发生的角度来看,这个电路需要的条件太多,不适合用来产生矩形波。

        为此,我们选取方案二,即:三角波与直流进行比较来产生矩形波,并可以通过调节直流电的高低来调节矩形波的占空比的大小。


冰糖葫芦娃
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  • 2018-7-29 16:08:48
  • 倒数7
 
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冰糖葫芦娃
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本网技师
  • 2018-7-29 16:09:23
  • 倒数6
 
三角波发生电路:

        通过模电知识,我们可以知道电容充放电的波形如图1所示,我们可以看出来,在电容充电时,电容二端电压正斜率慢慢减小,在放电时,电容二端电压负斜率也是慢慢减小的。我们还知道三角波的斜率为正负1。那么我们可不可以利用电容充放电来搭建三角波发生电路呢?

        我们可以发现,在给电容充电上升到最大值的64%之前,电容二端的电压上升的比较陡,我们可以把这一段看成是一条直线,同样放电也是如此。那么我们可不可以讲着二端比较陡陡波形进行组合,来构成类似三角波呢。既然已经有了初步方案,那么就开始设计吧!既然需要给电容充电,那么就有二种充电方式,第一种是以恒流源给电容充电,第二种也就是以恒压源给电容充电。从产生方式上,以恒流源给电容充电,得到的波形更像三角波,但是如果是用恒流源的话,会对我们的电路增加一系列的复杂性,所以我们考虑,以恒压源来给电容充电。

        接下来,我们来设计电路,首先,要给电容充电,需要有一个电容、一个VCC和一个限流电阻(如果没有此电阻,当vcc接到电容二端时,由于电容二端电压不能突变,会导致刚一上电,电流过大,对元器件照成损坏)。如图2所示,刚才我们提到,当充电至电源电压vcc的64%之前可近似于直线,那么也就是说,在电容二端电压达到vcc的64%之前,电容需要一直充电,我们假设vcc=10v,即,当电容二端电压达到10V*64%=6.4V之前电容都需要充电,因为这里出现了,逻辑比较,我们首先想到了使用电压比较器来达到效果,那么应该怎么连接呢,首先,我们可以分析一下,既然需要比较电容二端的电压和6.4V,那么我们就必须要将电容电压和6.4V分别接到同相与反相输入端,再来分析一下,哪一个需要接到同相输入端,在此之前我们先来看一下电容二端电压,当电容的一端接地,另外一端接输入端时,怎么来给电容充电呢,这时,我们已经用到了比较器,那么我们可以考虑,能不能利用比较器来给电容充电呢,我们知道比较器为OC输出(输出端内部有一个开关管【如图3所示】,当输出为高时三极管关端,输出即为VCC,当输出为低电平时,三极管导通,VCC经过上拉电阻到地构成回路,使输出端嵌位在三极管Uce二端压降,大约0.3V左右,达到低电平。我们来延伸一下,上拉电阻的作用,我们可以发现,当输出为高电平时,若没有此电阻,输出端将悬空,高低不定,当输出为低电平时,输出端影响不大。但是当我们上拉电阻选值太小的话,将导致电流过大,三极管Uce二端电压过高,使输出电压不够低),当输出为高电平时,Vout=Vcc,我们可以利用此方法来给电容充电,如图4所示,我们先将输出端与电容连接,我们再来考虑它应该接哪一个输入端,既然我们需要输出端为高时给电容充电,那么也就是说,只要电容二端电压低于某个值时,输出电压为高,那么这样,我们根据前面更新的帖子也就知道6.4V电压应该接入同相输入端,电容电压应该接入反相输入端,这样电容的充电回路也就设计完成。设计完成之后,我们在来分析一下这个电路有没有什么问题,我们先来看一下当电容二端电压小于6.4V时,输出为高,由VCC经过上拉电阻之后来给电容充电,当电容二端电压高于6.4V时,输出为低,Vcc经过上拉电阻,流经比较器内部开关管到地,不再给电容充电,哎,到这里我们可以发现,这个电路,就到这里就完事了,它只能完成充电,给电容充电到6.4V后,电容二端电压就不变了,这也只完成了充电回路,这样的电路,只是完成了半个周期,那么怎么样才能给电容放电呢???

        由于篇幅原因,这个楼层先讲到这里,我会再继续更新的!!!!!!


wks123
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支持楼主!期待更新!
舒乔乔
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楼主手工码字辛苦啦。
世纪电源网-九天
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前排来支持~
SkyCode
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催更!~~
jingjingge
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+1 继续啊楼主
SkyCode
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舒乔乔
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那我就先支持楼主哦,期待楼主大作。
舒行科
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支持楼主的原创,支持楼主的大作。
wks123
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本网技师
最新回复
  • 2018-8-6 10:57:14
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又细看了遍楼主的阐述,想问一下楼主使用的EG8030吗?可以分享一下设计的电路方案吗?还有对于THD是如何有效控制的呢?
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