本文實現一個單相正弦波變頻穩壓電源。電源框圖如圖所示。
設計基本要求

(1)輸出電壓波形應盡量接近正弦波，用示波器觀察無明顯失真；
(2)輸出頻率範圍為20～100Hz，電壓有效值為10～18V的正弦交流電；
(3)當輸入電壓為198～242V，負載電流有效值為0.5～1A時，輸出電壓有效值應保持在15V，誤差小於5%；
(4)具有過流保護，輸出電流有效值達2A時動作(5)DC—AC逆變器效率.n≥70%。

發揮部分

(1)當輸入電壓為198—242V
，負載電流有效值為0.5～1A時，輸出電壓有效值應保持在15V，誤差小於1%；
(2)設計製作具有測量、顯示該變頻穩壓電源輸出電壓、電流
、頻率和功率的電路，測量誤差小於5%。

說明

(1)不能使用產生SPWM(正弦波脈寬調製)波形的專用芯片
；
(2)輸出功率可通過電流


、電壓的測量值計算。

經過論證
，在多種方案可供選擇的情況下
，我們選擇了如下方案：

①隔離變壓器：選擇功率為200W、二次側可提供50V、15V、15V三組交流電壓。

②單相整流電路：選(xuan)用(yong)單(dan)相(xiang)半(ban)控(kong)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)。該(gai)電(dian)路(lu)控(kong)製(zhi)靈(ling)活(huo)，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)大(da)小(xiao)在(zai)一(yi)定(ding)範(fan)圍(wei)內(nei)可(ke)調(tiao)節(jie)
，因(yin)此(ci)成(cheng)為(wei)被(bei)選(xuan)方(fang)案(an)。但(dan)我(wo)們(men)做(zuo)完(wan)這(zhe)部(bu)分(fen)電(dian)路(lu)時(shi)發(fa)現(xian).這(zhe)個(ge)電(dian)路(lu)的(de)觸(chu)發(fa)電(dian)路(lu)還(hai)是(shi)有(you)一(yi)定(ding)難(nan)度(du)的(de)。在(zai)設(she)計(ji)指(zhi)標(biao)中(zhong)沒(mei)對(dui)整(zheng)流(liu)器(qi)做(zuo)出(chu)硬(ying)性(xing)指(zhi)標(biao)規(gui)定(ding)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，我(wo)們(men)完(wan)全(quan)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)單(dan)相(xiang)不(bu)可(ke)控(kong)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)，從(cong)而(er)減(jian)少(shao)兩(liang)個(ge)晶(jing)閘(zha)管(guan)的(de)觸(chu)發(fa)電(dian)路(lu)的(de)設(she)計(ji)。

本設計采用的RC過電壓抑製電路R9
、C5並聯在變壓器次級(元件側)，以(yi)吸(xi)收(shou)變(bian)壓(ya)器(qi)鐵(tie)心(xin)磁(ci)場(chang)釋(shi)放(fang)的(de)能(neng)量(liang)。並(bing)把(ba)它(ta)轉(zhuan)換(huan)為(wei)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)電(dian)場(chang)能(neng)而(er)儲(chu)存(cun)起(qi)來(lai)
，串(chuan)聯(lian)電(dian)阻(zu)是(shi)為(wei)了(le)在(zai)能(neng)量(liang)轉(zhuan)換(huan)過(guo)程(cheng)中(zhong)消(xiao)耗(hao)一(yi)部(bu)分(fen)能(neng)量(liang)並(bing)且(qie)抑(yi)製(zhi)RC回路可能產生的振蕩。R10、C6作為直流側阻容保護電路。
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整流電路的觸發電路選擇由單結晶體管BT33(Q3)組成的觸發電路如下圖所示，雖然移相範圍及功率不高
，但成本低
，可滿足設計要求，因此成為被選方案。VD1、VD2輸出的觸發脈衝做為VT1和VT2晶閘管的觸發信號。通過調節電位器RP0來改變觸發角的大小
，從而改變輸出直流電壓的大小。
③逆變穩壓器選擇帶中心抽頭變壓器的逆變電路如下圖右側電路所示。交替驅動兩個功率BJT(V1、V2)
，經變壓器耦合給負載加上矩形波交流電壓。兩個二極管(D1、D2)的作用也是提供無功能量的反饋通道。該電路優點是控製電路簡單，元件保護技術成熟。逆變開關元件選擇功率BJT管是因其價格便宜
，控製靈活。 [page]
④單相變頻控製器選擇由555(U1)組成多諧振蕩器與JK(JPl)觸發器組成的整形和V4、V5組成的後級放大電路如下圖左側電路所示。此電路控製頻率精度高
，靈活方便
，能完成設計要求指標。
由於555(U1)和JK(JP1)觸發器是有源器件

，因此還需另外製作5V和15V直流穩壓電路如下圖所示，做為其偏置直流電壓源，15V穩壓電源還為兩個功放管(V3、V4)提供偏置電壓。

據設計要求，頻率的測量采用單獨的頻率顯示模塊。需要製作一個LED頻率計，用來顯示輸出電壓的頻率。該部分電路采用的是僅用兩塊集成電路CD4069和AT90S2313組成的頻率計。CD4069用於小信號的放大和整形，AT90S2313則是一塊精簡指令的高速單片機，它在8M時鍾下的性能超過了51係列在100M時鍾下的性能，在電路中擔任測量和顯示驅動。由於這個電路比較常用
，電路圖就不介紹了。

方案確定後
，開始分工繪圖
、製板
、寫報告。由於製作PCB板耗時較長，所以在一定程度上影響了進度。在PCB電路板製作過程中又有個別環節出現錯誤，後來在調試時又耽誤了一些時間。所以建議以後在沒規定必須用PCB板的情況下，盡量采用現成的孔式電路板製作可以節約大量的時間。

本實驗需要調試的部分：晶閘管觸發電路測試、輸出頻率範圍測試、用示波器觀察輸出電壓波形等，通過努力。最後終於調好電路，大多數參數基本滿足設計要求。

本ben設she計ji以yi單dan相xiang半ban控kong橋qiao式shi電dian路lu為wei整zheng流liu電dian路lu，整zheng流liu觸chu發fa電dian路lu由you單dan結jie晶jing體ti管guan組zu成cheng，調tiao節jie方fang便bian，並bing設she有you必bi要yao的de保bao護hu及ji顯xian示shi設she備bei。逆ni變bian電dian路lu采cai用yong功gong率lvBJT為開關器件
，通過帶中心抽頭變壓器形成方波，變換後形成交流波形。逆變觸發信號由555組成的振蕩電路產生周期可調的多諧信號，通過JK觸發器整形及三極管組成的放大電路放大後驅動功率BJT的通與斷。頻率顯示部分采用單片機AT89C2051為核心器件
，充分發揮了軟件編程的優點。本設計盡量做到了硬件電路簡單穩定
，減小電磁幹擾和其它環境幹擾。

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