中心議題：

• 分析SPWM 控製的基本原理
• 探討基於SPWM的交流穩壓電源設計方案

解決方案：

• 采用 52 單片機及SG3525PWM 控製芯片

引言

隨著現代科學技術的進步，對供電質量越來越提出新的高要求，像手機基站、精密儀器、精密加工設備
、雷達係統等對供電的質量提出了更高的要求，比如白熾燈輸出電壓改變約0.3%就jiu會hui引yin起qi人ren們men的de不bu適shi感gan覺jiao，而er且qie帶dai微wei處chu理li器qi控kong製zhi器qi和he電dian力li電dian子zi裝zhuang置zhi的de負fu載zai設she備bei越yue來lai越yue多duo，這zhe些xie設she備bei對dui許xu多duo類lei型xing的de電dian能neng質zhi量liang擾rao動dong都dou很hen敏min感gan。傳chuan統tong的de穩wen壓ya器qi因yin為wei其qi自zi身shen的de缺que點dian己ji經jing不bu能neng夠gou滿man足zu現xian在zai的de技ji術shu要yao求qiu。

由於電力電子技術的快速發展
，MOSFET 等大功率開關器件的成熟應用，逆變器技術以及PWM 技術都得到了極廣泛的應用。單片機等為控製提供了手段和方法
，目前對交流電源所作的種種研究都為本課題打下了基礎。

本設計交流穩壓電源的基本要求是：輸入電壓為交流24V；輸出電壓為交流36V
；要求輸出有200mA的電流。本文基於逆變技術及PWM技術，采用SPWM控製方式從單片機最小係統設計、整流及電源電路
、DC-DC 升壓電路
、SPWM 轉換電路、H 橋驅動電路等幾個方麵出發，設計了交流穩壓電源的各個部分內容，同時通過電壓
、頻率采樣電路、A/D 轉換電路、數碼管顯示電路等幾個方麵的設計增加了係統的電壓、頻率顯示功能。設計了單片機及其外圍電路，並結合一套合理的程序算法，給出了一套交流穩壓電源軟硬件解決方案。

1 SPWM 控製的基本原理

SPWM 法是一種比較成熟的、目前使用較廣泛的PWM 法。SPWM 就是以采樣控製理論中的衝量等效原理為理論依據的（衝量相等而形狀不同的窄脈衝加在具有慣性的環節上時，其效果基本相同）。用脈衝寬度按正弦規律變化而和正弦波等效的PWM 波形即SPWMboxingkongzhinibiandianluzhongkaiguanqijiandetongduan
，shiqishuchudemaichongdianyademianjiyusuoxiwangshuchudezhengxianbozaixiangyingqujianneidemianjixiangdeng，tongguogaibiantiaozhibodepinlvhefuzhizeketiaojienibiandianlushuchudianyadepinlvhefuzhi。

在采樣控製理論中有一個重要的結論：chongliangxiangdengerxingzhuangbutongdezhaimaichongjiazaijuyouguanxingdehuanjieshang
，qixiaoguojibenxiangtong。chongliangzhizhaimaichongdemianji。xiaoguojibenxiangtongzhihuanjiedeshuchuxiangyingboxingjibenxiangtong。rubageshuchuboxingyongfushibianhuanfenxi，zeqidipintexingfeichangjiejin，jinzaigaopinduanlveyouchayi。zheyijielunshiPWM控製的重要理論基礎。如圖1（a）所示，將正弦半波看成由N 個ge彼bi此ci相xiang聯lian的de脈mai衝chong組zu成cheng的de波bo形xing。這zhe些xie脈mai衝chong寬kuan度du相xiang等deng，但dan幅fu度du不bu等deng，且qie脈mai衝chong的de頂ding部bu為wei曲qu線xian，各ge脈mai衝chong的de幅fu值zhi按an正zheng弦xian規gui律lv變bian化hua。如ru果guo將jiang上shang述shu脈mai衝chong序xu列lie用yong同tong樣yang數shu量liang的de等deng幅fu不bu等deng寬kuan的de矩ju形xing脈mai衝chong序xu列lie代dai替ti，使shi矩ju形xing脈mai衝chong的de中zhong點dian和he相xiang應ying正zheng弦xian波bo部bu分fen的de中zhong點dian重zhong合he

，且qie使shi矩ju形xing脈mai衝chong和he相xiang應ying的de正zheng弦xian波bo部bu分fen麵mian積ji相xiang等deng，就jiu得de到dao圖tu1（b）所示的脈衝序列。像這種脈衝寬度按正弦規律變化而和正弦波等效的波形即為SPWM波形。
得到 SPWM的具體實現方法可以是用一個正弦調製波和一個等腰三角載波相交，由它們的交點確定逆變器的開關模式。如圖2 所示，正弦波大於三角波時，使相應的開關器件導通；當正弦波小於三角載波時，使相應的開關器件截止。 [page]
2 係統的總體設計

本設計包括單片機最小係統
、整流及電源電路
、DC-DC 升壓電路、SPWM 轉換電路、H 橋逆變電路等幾個模塊，由於係統需要完成輸出電壓和頻率的檢測和顯示，因此需要設計電壓、頻率采樣電路
、A/D 轉換電路、數碼管顯示電路等。係統的總體設計框圖如圖3 所示。
圖 3 中
，24V整流電路將係統輸入的24V交流電整流成直流，並送到DC-DC升壓電路升壓到51V（36V AC 的峰值）作為H 橋逆變電路的電源。SPWM 波形由單片機軟件產生
，單片機還要輸出標誌SPWM 正負半周的極性信號送給SPWM 轉換電路
，SPWM 轉換電路接收單片機送來的SPWM 波形信號和正負半周極性信號。將兩個信號組合、處理

、驅動H橋逆變電路。51V 的直流經過H 橋逆變電路逆變和輸出濾波後輸出穩定的交流36V。

係統的電壓、頻率顯示功能需要分別通過電壓采樣和頻率采樣電路采樣。其中電壓采樣取斬波前的峰值電壓經過A/D 轉換電路轉換成數字量。A/D zhuanhuandianluyoudanpianjikongzhi，danpianjigenjucaijideshujujisuandechushuchudianyadeyouxiaozhi。pinlvcaiyangdianlujiangxitongshuchudedianyazhengxianboxingzhuanhuanchengfangbo
，bingsongrudanpianji。danpianjigenjuliangcishangshengyandeshijiancha，jisuanchuboxingdepinlv。caijidedianyahepinlvxinhaodouyaotongguoshumaguanxianshidianluxianshi。

3 係統的硬件設計

3.1 PWM 控製芯片SG3525 介紹

係統采用 SG3525 來實現SPWM 控製信號的輸出，該芯片其引腳及內部框圖如圖4：
直流電源s V 從腳15 接入後分兩路，一路加到或非門
；另一路送到基準電壓穩壓器的輸入端

，產生穩定的+5V 基準電壓。+5V 再送到內部（或外部）電路的其它元器件作為電源。振蕩器腳5 須外接電容T G 腳6 須外接電阻RT。振蕩器頻率f 由外接電阻 RT 和電容 CT 決定
， f = 1.18/RT CT 。可以根據廠家的一個圖查出。如圖5： [page]
3.2 係統原理圖

本係統設計的交流穩壓電源的原理圖如圖6 所示，原理圖中包括了單片機最小係統設計
、DC-DC升壓電路、SPWM轉換電路、H 橋驅動電路及頻率的采樣和顯示電路。 4 係統的軟件設計

4.1係統的軟件總體流程。

係統的SPWM 波形的產生通過定時/計數器T0 中斷服務程序來完成。其他功能的實現要通過主程序來完成。係統的主程序部分的總體流程如圖7 所示。

係統的軟件總體流程
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4.2 SPWM 波形的軟件算法

本設計采用定時/計數器0 來完成SPWM 波形的產生，工作模式設定為模式1。軟件流程圖如圖8所示。
5 結語

本文采用 52 單片機及SG3525PWM 控製芯片等設計除了一款交流穩壓電源，功能包括24V 電壓輸入

，36V 電壓穩定輸出，輸出電流為200mA，同tong時shi實shi現xian了le電dian壓ya及ji頻pin率lv的de顯xian示shi功gong能neng
，並bing給gei出chu了le各ge種zhong功gong能neng的de實shi現xian電dian路lu。該gai電dian源yuan在zai實shi際ji工gong作zuo中zhong性xing能neng穩wen定ding
，安an全quan可ke靠kao，在zai實shi際ji應ying用yong中zhong得de到dao檢jian驗yan。