一种多功能输出开关电源

图3是具体控制原理。为消除输出谐波，电路采用了电压、电流双环控制，其中，Vf为反馈电压，If为反馈电流。电压调节环的输出作为电流环的比较基准，电流环输出误差信号与三角波信号比较得到SPWM信号。由IR2110芯片构成驱动电路,由此输出相位互补的两路SPWM信号分别驱动四个开关管。为防止上下桥臂直通，两路SPWM信号之间必须设置死区。保护电路起到监控Vf、If的作用，如果幅值超出阈值，保护电路将关闭驱动信号。

图3 逆 变 级 控 制 电 路

4 多功能输出的实现

在此电源系统中，电压源和电流源的控制采用同一控制电路，通过继电器切换到不同的工作模式。电压源工作时，继电器K1合，K2开（如图3所示），采用电压、电流双环调节控制，基准信号为正弦信号，输出交流电压；基准为直流电平，输出直流电压。电流源工作时，K1开，K2合，电压调节环变为跟随器，只通过电流环调节，基准为正弦信号，输出交流电流；基准为直流电平，输出直流电流。电压源和电流源驱动信号切换是通过K3来实现的，在电压源工作方式，关断电流源的前级；在电流源工作方式，关断电压源的前级，这样可以防止干扰，提高电路的可靠程度。以上的K1、K2、K3是由数控电路给出的。

5 占空比限制与输出交流电压的削顶

5．1 PI调节器输出限幅的考虑

由于所采用的专用驱动芯片IR2110是通过自举供电方式来驱动桥臂上管的(如图4所示)。所以，在上、下管驱动信号恒低或恒高时，给上管供电的自举电容C1能量得不到补给。当电容上的能量放完后，上管关断，就会出现此桥臂无驱动信号，无输出的现象。尤其是直流电压时，常有这一现象。

图4 逆 变 级 驱 动 电 路

在逆变器控制中，PI调节器输出的幅度如果超过三角波的幅度，就会出现过调制的现象，此时，PWM驱动脉宽会过窄或过宽，还会使上述自举电路工作不正常。因此，必须对占空比的最大值与最小值加以限制。

具体方法是，可以在PI调节器的输出端作一定的限幅（见图3），使控制电路不出现过调制的情况，限制PWM的最大、最小占空比，使IR2110的自举电容C1能及时充电。采用限幅的另一个好处是消除了由于IR2110自举失败导致的电路损坏，提高了可靠性。

5．2 输出电压不正常削顶的消除

逆变器控制电路的限幅会使输出波形削顶。但在交流输出未达到限幅值之前，可能首先出现明显的单边削顶（例如在正半波的峰值处）。主要原因是三角波不对称，存在直流偏置，在与PI调节输出比较时，出现一边被限幅，造成输出单边削顶现象。提高母线电压，使实际需求的占空比变化范围缩小，可以消除输出削顶现象。

但是，随最大占空比的下降，调制比下降更快。这会降低母线电压的利用率，导致逆变级的容量扩大。本文的电路用低偏压、低噪声精密运算放大器来产生三角波，同时采用纠偏方法消除直流偏置、确保三角波的对称性，提高了母线电压的利用率。

为确保电路正常工作，同时输出波形不削顶，在此电路中设定最大占空比为0.85，相应的最大调制比为0.7。