1、電路極簡單，可能為世界上最簡單的分立SPWM電路

 

2、單電源寬電壓供電（10V-30V）

 

3、輸出最大占空比高，仿真時最大占空比已經接近100%。這將導致母線電壓利用率高，母線電壓340V就足夠產生230V的工頻正弦交流電。

 

4、隔離輸出，受外圍電路干擾少。

 

系統框圖如下。

圖1系統框圖

 

本電路沒有使用穩壓反饋，故穩壓功能全靠前級完成前級一般由SG3525或者TL494組成，圖1中由于使用了虛擬雙電源，因此單電源供電即可，所以省略一個輔助電源變壓器。

 

LM7809將電池電壓降為穩定的9V，這使得電路可以在寬電源（10V-30V）情況下工作，TDA2030為核心組成了虛擬雙電源，將正9V變成正負4.5V的雙電源。NE555及周邊元件組成頻率約為20KHz的高線形度三角波振蕩器，如圖，在NE555的2和6腳可以得到在3V和6V之間運動的三角波。IC1為LM324，IC1A及周邊元件組成50Hz工頻正弦振蕩器，產生幅度4。5V的正弦波（對于產生的虛地），圈一電位器將這個正弦波幅度分壓到3.5V。

IC1B和IC1C及周邊元件組成精密整流電路，將正弦波變成3V賦值的饅頭波。這個饅頭波要去和NE555的三角波比較，三角波和饅頭波的幅值雖然向同，都是3V，但是這個饅頭波的最低電位比三角波的高1.5V。因此，IC1D及周邊元件組成減法電路，將饅頭波整體下調1。5V，這樣三角波和饅頭波就可以比較了。LM393B進行比較工作，產生同相位的SPWM波，此波與LM393A組成的正弦波-方波轉換器輸出的同步方波送入CD4081等組成的編碼電路進行編碼，產生最終驅動功率管的SPWM信號。兩個20K電阻和47P電容用于產生死區于高頻臂。本電路設計巧妙的地方之一就是虛地和實地的轉換。LM393A之前電路是工作在虛地狀態的，而LM393之后的電路卻變成了實地。因為4.5V的交流（對于虛地）對于實地來說是個9V的脈沖。LM393B周邊電路也是類似原理。

 

圖2 H橋電路圖

 

圖2是H橋電路。注意；三個TLP250邊上的接地符號一定接驅動板的實地!功率管的地也可與前級共地（接電瓶）。也可以前后級隔離。H橋圖中的12V電壓可以由主變壓器的分繞組+LM7812提供（前后級隔離方案），也可以直接由電池提供（12V供電情況下，前后級不隔離，共地狀態）。

 

先分析左邊的高頻臂；下臂的IRFP460采用光藕直接驅動，上臂的IRFP460采用自舉電容+光藕驅動。工作原理簡述；當下臂導通時，高頻橋的功率管的中點相當于接地，此時104的自舉電容通過FR107和下臂管充電，當下臂管關斷上臂導通時，104電容與地隔離，當TLP250內部三極管導通后，相當于給上臂管的GS之間施加一個電壓，因此上臂管可以在與之對應TLP250的控制下導通和關斷。

 

再分析右邊的工頻臂；這一部分的電路使用了適合制作的大功率方波逆變器里的一個半橋。當TLP250輸出高電平時，工頻橋下臂導通，此時工頻橋中點等效接地，此時1uF電容通過FR107和下臂管充電。但由于那個三極管也導通，導致上臂管此時GS間相對電壓為零，因此上臂管截止。當TLP250輸出低電平時，下臂管和那個三極管都關斷。三極管的關斷和電容上儲存的電壓導致上臂管導通。工頻臂就是這么工作的，因此要么上管導通，要么下管導通。由于SPWM3是50Hz的脈沖，所以可以在工頻橋中點得到50Hz、占空比50%的交流電壓。

 

兩個1mH電感、和一個400V 40uF電容用來完成高頻濾波的任務，把高頻SPWM方波變成50Hz的正弦波。

 

 

1、組裝電路。

 

2、查看A點波形，應該為50Hz幅值4。5V（對虛地）的正弦波。

 

3、調整圈1電位器使其滑動端（B）對虛地有3V幅值（對虛地）的正弦波脈沖，此時在C點可以看到幅值3V頻率100Hz的饅頭波（對虛地）。

 

4、調整圈2電位器，是其滑動端對地（實地）有1.5V電壓，此時在D點可以看到幅值3V對實地向上偏移3V的饅頭波。

 

5、測試E點，可以看到一個對實地向上偏移3V幅值3V頻率20KHz左右的三角波，F輸出幅值9V的50Hz脈沖方波。

 

6、在LM393B的輸出端應該可以測到幅值為9V的SPWM脈沖。

 

7、測試SPWM1-3的波形，是否如圖3所示。

圖3

 

需要注意的是，本篇文章當中的這套設計放棄了單片機，完全依靠仿真來實現，所以在實際設計當中會遇到一些小問題。不過都在能夠解決的范圍之內。在閱讀過本篇文章之后希望大家能夠自己動手進行實際操作來鞏固學習到知識。