單片機控制的PWM斬波式交流凈化穩壓電源

如求等效電感L_e,通過使u_L=u_Le,u_Ll=U_Lmsinωt,對于u_Le,忽略掉其中的高次諧波時(高次諧波被L、C濾掉)u_Le=MUmsinωt,當u_L、u_Le用有效值表示有:U_L=MU_Le,兩邊各除以電流的有效值I_L,則可得:

EPWM示意波形如圖4所示。

AVR90S8535是8位RISC結構單片機,在8MHz晶振5V工作電壓時,單指令周期為125ns。內含8路10位ADC,最快轉換時間為65μs,帶有模擬比較器和兩個8/9/10 位PWM 功能的16位定時器/計數器,以及可編程的看門狗定時器,非常適合做高速PWM控制器。由圖3可以看到,AVR90S8535完成交流輸入、輸出電壓和輸出電流的采樣。同時由調感支路產生的過零同步信號也一起輸入單片機,過零同步信號的頻率為100Hz,每當過零同步信號輸入單片機時就觸發一次中斷。在中斷子程序中,單片機根據輸出采樣電壓計算EPWM占空比,該占空比賦予單片機的PWM定時器。AVR90S8535的PWM定時器設定為16kHz的PWM輸出。PWM斬波頻率太低太高都不好。斬波頻率太低時,交流開關關斷時被控電感續流電流對交流開關并聯電容充電,使得交流開關耐壓提高;斬波頻率太高時,交流開關開通損耗又會過大。單片機同時還完成故障保護、輸入輸出的數字化設定和顯示等功能。程序流程如圖5所示。

以高頻斬波和單片機技術改造傳統的正弦波交流凈化電源,成本上雖然增加一些但是技術上卻帶來了突破。它使得產品顯示直觀、設置方便,電感器和電容器所承受的諧波應力大大減小,功耗減小,特別對輸入端的諧波電流分量大大減小,可以滿足當前越來越嚴格的諧波規范要求,是今后電源的發展方向。