本文提出一种高性能全数字式正弦波逆变电源的设计的具体方案。该方案分为前后两级，前级采用推挽升压电路将输入的直流电升压到350V左右的母线电压，后级采用全桥逆变电路，逆变桥输出经滤波器滤波后，用隔离变压器进行电压采样，电流互感器进行电流采样，以形成反馈环节，增加电源输出的稳定性。升压级PWM驱动及逆变级SPWM驱动均由STM32单片机产生，减小了硬件开支。基于上述方案试制的400W样机，具有输出短路保护、过流保护及输入过压保护、欠压保护功能，50Hz输出时频率偏差小于0.05Hz，满载（400W）效率高于87%，电压精度为220V±1%，THD小于1.5%.

  逆变电源应用广泛，特别是精密仪器对逆变电源的性能要求更高。高性能逆变电源不仅要求工作稳定、逆变效率高、输出波形特性好、保护功能齐全，还要求逆变电源小型化、智能化、并且具备可扩展性。文中提出一种基于STM32系列单片机STM32F103VE的纯数字式正弦逆变电源，该电源的全部功能由单片机控制实现，具有输出电压、频率稳定，效率高，保护功能齐全的特点。

  系统的整体框架如图1所示。系统采用高频逆变方案，即前级升压加后级逆变的结构，这样做才能够避免使用笨重的工频变压器，有效的降低了电源的体积、重量及成本，提升电源的效率。电路的工作原理是，12 V的直流输入电压经过滤波后由推挽升压和全桥整流升压到350 V的直流母线电压，再经过全桥逆变电路转变为220 V/50 Hz的工频交流电，采样电路对相应点进行采样，以实现闭环控制及保护功能。

  由于大电流条件下，功率管驱动信号占空比过小会导致发热严重，效率降低，故逆变电源的前级采用准开环的控制方式，即输入电压在一些范围内时，驱动信号占空比开到最大并保持不变，输入电压过高时，减小占空比，维持母线电压在一些范围内。这样做的好处是，可以使前级升压获得较高的效率。

  逆变电源硬件结构如图2所示。最重要的包含直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路、驱动电路、采样电路、主控制器和点阵液晶构成。其中，直流升压部分将输入电压升高至输出正弦交流电的峰值以上的母线直流电压，正弦逆变部分将母线直流电压逆变后经输出滤波电路得到正弦式交流电，采样电路则对母线电压、母线电流、输出电压、输出电流、输入电压进行采样，以实现短路保护、过压欠压保护、过流保护、闭环稳压等功能。驱动电路的功能是将驱动信号的逻辑电平进行匹配放大，以满足驱动功率管的要求。控制电路的功能是产生驱动信号，并对采样信号做处理，以实现复杂的系统功能。点阵液晶的功能是显示系统工作信息，如果输出电压、电流以及保护信息等。

  主控制器选用STM32F103VE增强型单片机，STM32系列单片机是意法半导体公司专门为高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的产品。此单片机采用哈佛结构，使处理器可以一起进行取址和数据读写操作，处理器的性能高达1.25 MIPS/MHz.支持单周期硬件乘除法，最高时钟频率72 M，最大可达512 kB片上Flash及64 kB片上RAM.同时具有多达30路PWM及3个12位精度的ADC等众多适合做逆变及电机驱动的外设。在本系统中用于产生PWM、SPWM驱动信号，并对采样信号做处理，以完成稳压反馈及保护功能，并驱动点阵液晶显示系统信息。考虑实际的功率管及驱动芯片的速度，升压PWM波的频率为20 kHz，逆变SPWM波的频率为18 kHz.根据调制方法的不同，SPWM驱动信号形式可大致分为：双极性、单极性和单极性倍频。由于双极性调制失真度小，故本设计中SPWM采用双极性驱动方式。

  选用LPH7366型点阵液晶，具有超低功耗的特点。用于显示系统当前的工作状态，如输出电压、输出电流、输入电压等信息。同时指示系统是否处于保护以及处于何种保护状态。

  为系统不同部分提供不同的电压电需求，由直流输入电压经LM2596—5 V降压到5.0 V后一部分为采样电路供电，另一部分经LDO稳压器LM117—3.3 V稳压到3.3 V供处理器及点阵液晶使用。同时，由推挽变压器的一个辅助绕组得到20 V左右的电压，经整流滤波及LM2596-ADJ稳压到15 V后供驱动电路使用。

  选用东芝半导体公司生产的高速光耦隔离型IGBT/MOSFET驱动芯片TLP250.TLP250具有隔离电压高、驱动能力强、开关速度快等特点。驱动电路的原理图如图3所示。

  在推挽升压驱动（U1、U2）中，TLP250负责驱动信号幅值与电流的匹配，而对于全桥逆变驱动（U3、U4、U5、U6），不但要考虑驱动电平和驱动能力，还应该要考虑好上下管驱动信号的隔离问题。为简化设计，全桥逆变的上管驱动（U3、U5）采用了自举供电的方式，减少隔离电源的使用数目。

  对逆变桥的驱动电路，为避免上下管直通，设计中需要仔细考虑死区问题。STM32单片机的PWM模块具有死区功能，本设计采取了软件死区方法。这样做的另一个好处是，对不同的功率管只需改变软件设计就可以获得最佳的死区参数。

  输出电压采样用于反馈稳压，输出电流采样用于过载保护，母线电流采样用于短路保护，母线电压采样用于限制母线电压虚高，输入电压采样用于输入过压/欠压保护。输出采样中使用了电流互感器与电压互感器，大大减小了系统干扰，提高了系统的可靠性。取样电路的原理图如图4所示。

  对于输出电流取样，本设计中使用了5 A/5 mA电流互感器。由于电流互感器的输出为毫伏级的交流信号，为了可以被单片机内部AD模块采集到，必须将其整流成直流信号并加以放大。而普通二极管整流电路对毫伏级电压是无效的，因此，此处采用了由运算放大器（U11，LM3 58）构成的小电压整流电路。实测表明，该电路有效解决了毫伏级信号的采样问题。

  为了提高系统的可读性以及代码效率，软件采用状态机思想设计，图5所示为系统的状态转换图。系统上电复位后进入SAMPLE采样状态，若检测到采样完成标志FINISH则进入JUDGE状态进行判断，如果FAULT不为0即有故障信号（过压/欠压、过载、短路），则进入PROTECT状态关闭输出，并跳转到WAIT状态等待故障信号消除。当故障信号消除后，系统软重启，开始新的采样及检测。JUDGE状态后如果未检测到故障信号，则进入NORMAL正常状态，进行电压调整。

  系统上电后，首先完成各个外设的初始化，最重要的包含系统时钟、定时器、GPIO口、ADC、DMA、中断及SPI的初始化。在此，定时器和中断一旦初始化完成，PWM及SPWM波就会生成。考虑到过流、短路保护及反馈稳压的实时性要求比较高，故在中断内完成。欠压、过压对实时性要求低，放在主程序内。为提升系统的性能，ADC采样使用DMA方式传输数据，传输完成后，发出中断申请，对采集到的数据来进行简单滤波处理，其他功能函数调用此数据完成相应的保护及稳压功能。主程序的流程图如图6所示。

  根据以上思想试制一台400 W的样机，采用IRF3205作为推挽升压的功率管，HER307作为整流二极管，全桥逆变功率管则采用IRF840.前级升压的PWM波频率设置为20 kHz，后级SPWM波的频率设置为18 kHz，输出滤波电感L为1 mH，输出滤波电容C为4.7μF.实测正弦交流输出电压精度为220 V±1%，频率精度为50 Hz±0.1%，THD小于1.5%，逆变效率大于87%，其满负载时的试验波形如图7所示（输出经20 kΩ/100 kΩ电阻分压测到）。

  文中完整地讨论了以STM32单片机为主控制器的数控正弦波逆变电源的设计，并对其中涉及核心问题进行了详细的讨论。针对高端电子设备对逆变电源的更加高的要求，提出了一种有效的解决途径。使用该设计的具体方案在简化逆变电源的硬件设计的同时，极大的提升了电源的品质与性能，具备极高的推广价值。

  关键字：编辑：什么鱼 引用地址：基于STM32F103VE单片机实现纯数字式正弦逆变电源的应用方案

  测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。 要测速，首先要解决是采样的问题。在使用模拟技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。使用单片机进行测速，能够正常的使用简单的脉冲计数法。只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，就可以获得转速的信息。 一、脉冲信号的获得 可以有多种方式来获得脉冲信号，这一些方法有各自的应用场合。下面逐一做多元化的分析。 1．霍尔传感器 图1 CS3020引脚图 霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等，这种传感器是一个3端器件，

  测速的几种方案解析 /

  #include reg51.h #include intrins.h #include absacc.h #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit k1=P1^4; //按钮1 sbit k2=P1^5; //按钮2 sbit beep=P3^7; //接蜂鸣器 /********************************************************* 本程序出自会员uiesers的辛勤劳动,作用是驱动蜂鸣器发出声音，蜂鸣器接在单片机的p1.5口，由两个按钮

  1．实验任务 如图4.9.1所示，开关SP1接在P3.7/RD管脚上，在AT89S51单片机的P1端口接有四个发光二极管，上电的时候，L1接在P1.0管脚上的发光二极管在闪烁，当每一次按下开关SP1的时候，L2接在P1.1管脚上的发光二极管在闪烁，再按下开关SP1的时候，L3接在P1.2管脚上的发光二极管在闪烁，再按下开关SP1的时候，L4接在P1.3管脚上的发光二极管在闪烁，再按下开关SP1的时候，又轮到L1在闪烁了，如此轮流下去。 2．电路原理图 图4.9.1 3．系统板上硬件连线）．把“单片机系统”区域中的P3.7/RD端口连接到“独立式键盘”区域中的SP1端口上； （2）．把“单片机系统”区域中的P1.0－P

  发光二极管多功能闪烁的设计 /

  从数据存储类型来说，8051系列有片内、片外程序存储器，片内、片外数据存储器，片内程序存储器还分直接寻址区和间接寻址类型。分别对应code、data、xdata、idata以及根据51系列特点而设定的pdata类型，使用不相同的存储器，将使程序执行效率不同，在编写C51程序时，最好指定变量的存储类型，这样将有利于提高程序执行效率(此问题将在后面专门讲述)。与ANSI-C稍有不同，它只分SAMLL、COMPACT、LARGE模式，各种不同的模式对应不同的实际硬件系统，也将有不同的编译结果。 在51系列中data,idata,xdata,pdata的区别： data:固定指前面0x00-0x7f的128个RAM，可以用acc直接

  /* 有源蜂鸣器实验; 特点描述: 有缘蜂鸣器极其简单,为二源元件, 本系统使用蜂鸣器工作电压是5v, 只要接入5V电源,蜂鸣器就响. 硬件连接: PC7引脚; 音系: 模拟警报声; 2014年12月5日19:56:57 */ #include iom16v.h #include macros.h typedef unsigned char uint8; typedef unsigned int uint16; void init_io() // ATMEGA16A所有IO口初始化; {

  意法半导体的X-CUBE-AVS软件包让亚马逊的Alexa语音服务(AVS)能够运行在STM32*微控制器上，使具有云智能功能(自动语音识别和自然语言理解)的高级会话用户界面出现在简单的物联网设备上，例如，智能家电、家庭自动化设备和办公设备。 作为STM32Cube软件平台的扩展包，X-CUBE-AVS包含直接可用的固件库和开放例行程序，这有助于将AVS SDK(软件开发套件)快速移植到微控制器上。此外，该软件包还集成应用代码示例，研发人员无需开发嵌入式设备正常运行AVS所需的复杂软件层。AVS开发工具通常是为能耗和价格较高的微处理器设计，而X-CUBE-AVS是同类首个微控制器专用软件包，让更多的研发人员和项目能够正常的使用Alex

  引 言 X1226具有时钟和日历的功能，时钟依赖时、分、秒寄存器来跟踪，日历依赖日期、星期、月和年寄存器来跟踪，日历可正确通过2099年，具有自动闰年修正。 拥有强大的双报警功能，能够被设置到任何时钟／日历值上，精确度可到ls。可用软件设置1 Hz，4096 Hz或32768Hz中任意一个频率输出。 该器件提供一个备份电源输入脚VBACK1允许器件用电池或大容量电容备份供电。许多电池类型能够用做Xicor公司实时时钟器件X1226的备份电池，3.OV或3.6V的锂离子电池较为适合，有效期为10年。另外一种用法可选择一个大容量的电容，备份时间可持续几天至两个星期，时间的长短依赖于电容容量的大小。用一个简单的硅或肖特基

  排队问题是银行、医院、工商、税务、电信等行业都会存在的问题、设计一款模拟人工叫号过程，通过取号、进队、等待、叫号服务等功能代替人们站队辛苦的排队管理系统一直以来都是公共服务部门的迫切需求。然而，现在市场上主流产品的结构及形式大都是基于PC机的，此传统模式占用PC机仅用于实现触摸屏触摸取号的功能及使用频率较少的系统管理功能，其制造成本和开发成本很高，使得许多中小行业都望而怯步，为客服这一缺点，文中系统采用性能强大、价格低的单片机来实现综合管理和控制，设计并研制出体积小、结构相对比较简单、可靠性高、维护操作便捷、性价比较高的排队管理系统，文中介绍了该排队管理系统的结构及控制原理，并重点阐述了该排队系统的组成及软、硬件设计的具体方案。 1 排队管

  的排队管理系统的设计 /

  构建射频应用

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