这是一个简单的尝试,以填补电源逆变器世界中似乎缺乏的利基市场——一个相当高效、廉价的“逆变器心脏”提供纯正弦波输出的利基市场。利用脉宽调制和模拟分量,输出将是一个干净的正弦曲线,开关噪声非常小。请注意,纯正弦波逆变器能够模拟传统墙上插座提供的交流功率。

正弦波介绍
事实上,Arduino已经成为一个熟悉且可访问的微控制器平台。尽管它是 8 位/16MHz 硬件,但它仍然可以在电力
电子应用中发挥重要作用。这里描述的是一种廉价的“逆变器心脏”,能够在 Arduino 微控制器的帮助下从 5V 直流电源产生纯正弦波输出。请注意,“逆变器心脏”模块的互补脉宽调制输出可用于驱动适当的 H 桥。在这里,Arduino配置为使用“快速PWM”生成正弦波信号。准备的草图将在微控制器的 D3 和 D11 上产生互补的 PWM,非常适合通过 H 桥驱动电力
变压器。 提供是一个可的“干净”草图(Ardu_Sinewave.ino)用于正弦波发生器,这实际上是对Ken Boak和Trystan Lea的出色工作的改编。要对此进行测试,只需按照接线图中的指示将低通
滤波器连接到 D3(或 D11)。这将从高频数字PWM波形中重建低频正弦波,并为您提供类似于下图所示的范围迹线。

DSO screen_capture 与D3相连的低通滤波器的正弦波输出。

布线硬件
接线图 窗户草图

Arduino草图
现在是就功率逆变器级做出一些关键设计结论的正确时机。是的,您可以制作一个电源逆变器电路,该电路使用Arduino生成PWM信号和现成的N沟道MOSFET - 当然,还有一些(可选的)简单的电路保护和负载感应。由于固件中生成的 PWM 信号可以轻松修改为 50 或 60 Hz、115 或 230 V 操作以及宽范围的直流输入电压。首先,准备您的 Arduino,以产生驱动 MOSFET 所需的 50Hz 正弦 PWM 波形。接下来,在Arduino硬件中添加MOSFET驱动器IC、MOSFET和升压变压器。就这样! 该原型首先使用 4 个 IRF740 MOSFET 进行测试,这些 MOSFET 形成一个 H 桥,连接到 2 个 IR2110 驱动器 IC。这用于驱动一个小型 230V 环形变压器。IR2110 (www.irf.com) 是一款高电压、高速功率 MOSFET 驱动器,具有独立的高侧和低侧参考输出通道。幸运的是,其逻辑输入与低至 3.3V 逻辑的标准 CMOS/LSTTL 输出兼容。原则上,H桥是一种双端口电源控制设备,由四个半导体开关组成,可以在固件下进行控制。此外,它还具有电对称性;因此,电力可以在两个方向上流动。

在次实验之后,我转向了基于现成的 H 桥驱动器 IC(Intersil www.intersil.com 的 HIP4082)的典型 H 桥布置。以下是具有可选电流检测机制的HIP4082所需的电路。限流电阻(Rsh)的推荐值为10 mΩ(典型值)。

应用程序示例
HIP4082驱动器的电路 我只做了概念验证原型,并决定稍后对其进行改进。我欢迎来自社区的反馈,希望我的基本概念能够萌发成一个高效的设计!

原理图基本
HIP4082驱动器原型的基本原理图