工程师分享：基于DSP实现的一种开关逆变电源

整个工作过程可分为4个阶段，下面分别说明。

第一阶段 Q1、Q4导通

当Q1、Q4(有相位差)导通，并让Q5提前导通，直流侧的能量便可传输到输出端。此时谐振电感储能，Q5软开通，减少了开关损耗。如图2中ug5所示。

第二阶段 谐振

由于电路隔直电容和谐振电感(包括变压器中漏感)谐振，电感在第一阶段所保存的能量得以释放。当谐振电流到零时，关断Q1。此阶段Q2、Q4导通，Q5延迟一段时间再关断。如图2中ug5所示。

第三阶段 Q2，Q3导通

在此阶段，使Q6在Q2，Q3导通前提前导通。当Q2，Q3(Q1，Q2之间有死区)导通时，直流侧的能量便可传递到输出端，此时Q6为软开通。如图2中ug6所示。

第四阶段 谐振

工作原理同第二阶段类似，此时电流方向与第二阶段相反，当电感上的能量释放完毕，关断Q6。此时一个周期便结束，开始下一个周期。从图1可以看出，无论变压器副边电压极性如何，若Q5导通、Q6关断，则输出端OUT1为正，OUT2为负;若Q6导通，而Q5关断，则 OUT2为正，而OUT1为负。所以，控制Q5，Q6的导通顺序，即可控制输出端的极性，并可获得多种波形，例如交流、脉冲等波形均可实现。如要输出正弦波的正半周时，PULS1控制Q1，Q4，PULS2控制Q2，Q3，并同时让Q5，Q6相应地提前导通，便可输出正弦波的正半周，如图3所示。

要输出正弦波的负半周，只需让Q5，Q6的导通顺序交换便可，如图4所示。

软件实现

1 PWM波的输出

本文采用三角波作为载波的规则采样法，来获得等高不等宽的矩形波，即脉冲。每个脉冲的中点都与相应的三角波的中点相对应，在三角波的负峰值时刻tD对正弦调制波采样而得D点，过D点作一水平直线和三角波分别交于A点和B点，如图5所示。则有

δ=Tc(1+sinωrtD)/2

根据这一关系式，如果一个周期内有N个矩形波，则第i个矩形波的占空比为

Dr=0.5+0.5sin(i*2π/N)

用周期和占空比分别去设定TMS320LF2407中PWM电路相应的寄存器，便可在PWMx(x=1，2，3，4，7，8)上获得所需的 PWM脉冲波形，由这些PWM脉冲去控制相应的6个开关管，便可输出正弦波形。要注意的是，输出正弦波质量的高低与用作控制的正弦波的离散数量有关，如果离散数量越多，则输出的正弦波就越平滑，但却增加了DSP的运算量。反之输出会越差。因此，对具体的应用场合，要选择合适的离散值。定时器T1，T3被设定为下溢和周期匹配中断方式，用作PWM输出时基，工作在连续增/减记数模式。

2 实时采样

采用TMS320LF2407中集成的16路ADC转换电路实现电压、电流采样(每一通道的最小转换时间为500ns)。通过采样模块 MAX122，将采样信号转换为LF2407的ADC所需的0～3.3V电平。在一个工频周期中，将采样200次(开关频率为20kHz)。一旦有冲击性负载存在，将导致输出电流，或电压过高，使DSP能及时捕获此突变。DSP将调用相应的子程序来处理过压或过流情况，以保护整个电路的正常运行。定时器 T2被设定为下溢和周期中断方式，用作ADC采样的控制时基，工作在连续增/减记数模式。实验结果

根据以上原理，初步设计了一台实验系统，并获得了比较好的效果。其主要技术参数如表1所列。