小功率三相变频电源的设计

　　在实验室中或者在家庭的某些特殊场合经常会用到三相交流电源，而如果室内配电没有三相电源，那么就会给我们的实验或者生活带来很大的麻烦，针对此问题，本文提出了一种简单并且易于实现的三相逆变电路，可以输出三相变流电，并且具有输出电压以及输出频率等参数可以灵活调节的特点。

　　1 设计原理

　　传统的方式是用晶体管和变压器购成自激振荡电路，再通过变压器的次及输出。以这种方式实现的电路由于晶体管工作在线性状态，所以通常效率较低。本文将介绍一种数字方式实现的逆变电源，相比传统的方式效率有很大的提高，而且应用中也更加的灵活方便，电路工作过程中也更加的稳定可靠。总体的设计思路如图1所示。

　　本系统由一个稳压的直流电源供电，可以解决AC变换器设计稳压电路困难的问题。桥式功率输出级在SPWM信号发生模块的控制下，输出占空比随时间变化方波。如果再用LC低通滤波器把SPWM中的载波滤掉就可以得到正弦信号。

　　直流稳压电源的电压决定了输出交流的电压，交流电的输出电压UO与直流供电电压UD府在下面的关系：

　　即直流供电电压取要输出交流电压的峰值，在重负载的情况下可能取值还更大一点。

　　基于上述的理论，要实现设计主要的工作就是SPWM信号的产生以及功率输出级的设计。

　　2 电路的实现

　　2.1 SPWM信号的产生

　　首先，要产生三路SPWM信号，并且这三路信号要彼此有120°的相位差。这部分可以用FPGA或者MCU编程实现，用软件来实现可以非常灵活地实现各种控制，为本设计实现输出频率可调节，调制的载波的频率可调节提供了方便。

　　本设计采用单片机XC164S定时器硬件来产生精确的SPWM信号。定时器T12配置为循环模式，通过改变定时器的初始值，可以改变PWM的周期，从而可以控制电机的转速。同时T12的三路通道比较模式可以装入三路相位差为120°的比较值，同时每路的比较的输出值设置成两个不同的翻转，这样就可以控制上下两个MOS管的导通，同时通过设置死区时间，可以使一个桥臂上两只MOS管不同时导通，保护MOS管不被损坏。

　　2.2 MOS管驱动

　　对于这种全桥电路，要驱动下桥臂的MOS管是比较容易的，而要驱动上桥臂的MOS管就要麻烦一点，在这里选用MOS专用驱动芯片一IR211 3来完成，实际应用的电路如图2所示。

　　在图2中，Hin、Lin、SD为控制信号输入端，分别对应上下桥臂的打开和关断以及整个电路的关断。OUT为三相当中的一相输出端。因为是三相全桥，所以要做三个这样的电路。

　　在本设计中功率MOS选用IR公司的高压大功率MOS管IRFP460，其耐压为500V，最大电流为23A。基本上可以适应大部分应用场合的要求。