利用MCU之EEPROM进行双频率逆变器过载点设定电路及方法

摘要

本发明公开了利用MCU之EEPROM进行双频率逆变器过载点设定电路及方法，该电路包括H桥电路、电压放大电路、电压检测电路、记忆电路、控制电路和功率管驱动电路，H桥电路与放大电路连接，放大电路的输出端与电压检测电路连接，电压检测电路与控制电路连接，控制电路通过记忆电路与电压检测电路连接，控制电路通过功率管驱动电路驱动H桥电路；该方法利用上述的电路装置，通过短接跳线帽，连接负载，按下按钮开关来设定过载点，并将得到的数据存储于EEPROM存储单元。

说明书

技术领域

本发明涉及逆变器过载点设定电路及设定方法，尤其是涉及利用MCU的EEPROM进行双频率逆变器过载点设定电路及方法。 

背景技术

当今社会，石油、煤等化石能源越来越紧张并最终会完全枯竭，因此用太阳能、风能等可再生的能源是今后能源领域必然的发展方向。在太阳能、风能等离网型的电源系统中，有一个重要的环节就是把储存起来的直流电源的能量转化为交流电源，以供需交流电源的电器使用。把直流电源转化为交流电源的设备称为逆变器。而逆变器在设计过程中，都需要具有过载保护功能，否则当连接到逆变器的负载功率超过逆变器的额定功率情况下，如果不具体过载保护功能，逆变器就会很容易损坏。 

在一些国家，如日本，交流电网具有两种频率，一般是50Hz和60Hz。针对这些国家，我们开发了双频率输出逆变器，也就是逆变器的AC输出频率可以根据需要进行切换。切换是由逆变器的PCB板上的一个设置跳线帽来决定的，如图1中的跳线帽，当跳线帽短接时，逆变器的输出为一种频率（如50Hz），当连接时，逆变器的输出为另一种频率（如60Hz）。而逆变器的过载采样由图1中的采样电阻R18以及集成运放U3B所构成的放大电路组成，运放的输出与MCU的AD输入端相连接。过载功率由MCU中的软件设定，给一个设定值，当MCU检测到输入的值超过设定值，会自动切断AC输出，从而保护逆变器。从图1可以看出，调整VR1的值，可以改变逆变器的过载点的设定。 

但由于逆变器是双频率的，当逆变器在一种频率下通过调节VR1获得正确的过载点后，而在另外一种频率下，过载点就会改变。所以两种频率无法获得统一的过载点。如果分别对两种频率的过载点通过软件中进行设定，那么每个逆变器的值基本上都不会一致，这样在实际生产中是不实际的。另外还有一个弊端是，因为VR1是可调电阻，常常会由于某些原因发生改变，从而影响过载点。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供过载点统一、性能稳定的利用MCU之EEPROM进行双频率逆变器过载点设定电路及方法。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：利用MCU之EEPROM进行双频率逆变器过载点设定电路，包括H桥电路、电压放大电路、电压检测电路、记忆电路、控制电路和功率管驱动电路，所述的H桥电路包括第一功率MOSFET管、第二功率MOSFET管、第三功率MOSFET管与第四功率MOSFET管，所述的第一功率MOSFET管的漏极与第三功率MOSFET管的漏极都与逆变器变换后的直流高压输出端相连，第二功率MOSFET管的源级与第四功率MOSFET管的源级相连后通过采样电阻接地，第一功率MOSFET管的源级与第二功率MOSFET管的漏极相连，第一功率MOSFET管与第二功率MOSFET管之间的连接节点连接到AC输出火线端，第三功率MOSFET管的源级与第四功率MOSFET管的漏极相连，第三功率MOSFET管与第四功率MOSFET管之间的连接节点连接到AC输出零线端； 

所述的第二功率MOSFET管的源级与电压放大电路的输入端连接，放大电路的输出端与电压检测电路连接。所述的电压检测电路与控制电路连接，所述的控制电路通过记忆电路与电压检测电路连接，控制电路通过功率管驱动电路驱动H桥电路, 所述的控制电路外接跳线帽后接地，所述的控制电路外接按钮开关后接地。

所述的电压放大电路包括运算放大器、第二十七电阻和第二十六电阻；所述的运算放大器的同相输入端通过第二十三电容接地，5V电源通过第二十八电阻与运算放大器的反相输入端连接，运算放大器的反相输入端通过分压电阻接地，所述的分压电阻的阻值选择需要使得逆变器在过载点工作时，输入到检测电路的值在3V~4V之间。运算放大器的反相输入端与运算放大器的输出端之间连接有第二十五电阻，运算放大器的输出端与第二十六电阻的一端相连，第二十六电阻的另一端通过第二十一电容接地，第二十六电阻的另一端与第二十七电阻的一端连接，第二十七电阻的另一端通过第二十二电容接地。 

所述的电压检测电路、控制电路与记忆电路包括型号为ATMEGA8的MCU及外围电路，所述的MCU的第二十二管脚与第二十七电阻的另一端连接，MCU的第十管脚通过按钮开关接地，MCU的第十一管脚通过跳线帽接地。 

所述的功率管驱动电路分为第一功率管驱动电路与第二功率管驱动电路； 

所述的第一功率管驱动电路包括第一二极管、第二二极管、第一三极管、第三三极管和第二电解电容，所述的第一二极管的正极连接12V电源，第一二极管的负极分别通过第一电阻和第七电阻连接到第一功率MOSFET管的栅极，第一电阻与第七电阻之间的连接节点与第二二极管的负极端连接，所述的第二二极管的正极端连接到第一功率MOSFET管的源极，第二二极管的负极与所述的第一三极管的集电极相连，第一三极管的发射极接地，所述的第二电解电容的正极与第一二极管的负极相连，电解电容的负极与第二二极管的正极相连；

第二功率MOSFET管的源级接地，第二功率MOSFET管的栅极分别通过第二电阻、第八电阻与第一三极管的基极连接，第二电阻与第八电阻之间的连接节点通过第十五电阻与12V电源相连，第二电阻与第八电阻之间的连接节点与第三三极管的集电极连接，第三三极管的发射极与第三三极管的集电极之间连接有第十电容，第三三极管的发射极接地，MCU的第三十二管脚通过第三电阻连接到第三三极管的基极，12V电源通过第十一电阻连接到MCU的第三十二管脚；

所述的第二功率管驱动电路包括第三二极管、第四二极管、第二三极管、第四三极管和第三电解电容，所述的第三二极管的正极连接12V电源，第三二极管的负极分别通过第四电阻和第九电阻连接到第三功率MOSFET管的栅极，第四电阻与第九电阻之间的连接节点与第四二极管的负极端连接，所述的第四二极管的正极端连接到第三功率MOSFET管的源极，第四二极管的负极与所述的第二三极管的集电极相连，第二三极管的发射极接地，所述的第三电解电容的正极与第三二极管的负极相连，电解电容的负极与第四二极管的正极相连；

第四功率MOSFET管的源级接地，第四功率MOSFET管的栅极分别通过第五电阻、第十电阻与第二三极管的基极连接，第五电阻与第十电阻之间的连接节点通过第十六电阻与12V电源相连，第五电阻与第十电阻之间的连接节点与第四三极管的集电极连接，第四三极管的发射极与第四三极管的集电极之间连接有第十二电容，第四三极管的发射极接地，MCU的第一管脚通过第六电阻连接到第四三极管的基极，12V电源通过第十二电阻连接到MCU的第一管脚。

利用MCU之EEPROM进行双频率逆变器过载点设定方法，包括以下步骤： 

1)  关掉逆变器；

2)  将跳线帽短接，利用MCU的EEPROM存储单元设定逆变器的AC输出的工作频率为50Hz；

3)  在AC输出火线端和AC输出零线端连接上与逆变器过载功率相同的负载，开启逆变器，MCU的AD口检测到经过采样和放大后的过载电流值；

4)  按下按钮开关，MCU将检测到的AD值记录到与50Hz过载点对应的EEPROM存储单元，然后放开按钮开关，MCU的EEPROM存储单元存储了与50Hz的过载点对应的AD值；

5)  关掉逆变器；

6)  断开跳线帽，利用MCU的EEPROM存储单元设定逆变器的AC输出的工作频率60Hz；

7)  在AC输出火线端和AC输出零线端连接上与逆变器过载功率相同的负载，开启逆变器，MCU的AD口检测到经过采样和放大后的过载电流值；

8)  按下按钮开关，MCU将检测到的AD值记录到与60Hz过载点对应的EEPROM存储单元，然后放开按钮开关，MCU的EEPROM存储单元存储了与60Hz的过载点对应的AD值；

9)  去掉负载，关闭逆变器，即完成了双频率逆变器的过载点设定。

 与现有技术相比，本发明的优点在于利用MCU之EEPROM进行双频率逆变器过载点设定电路，包括H桥电路、电压放大电路、电压检测电路、记忆电路、控制电路和功率管驱动电路。同时建立一个与电路相对应的设定方法。在电路中用固定值电阻替代原先的可调电阻，固定值电阻的阻值不容易发生改变，不会影响过载点。电路增加一个在PCB板上的按钮开关，用于过载点的设置。过载点设定的方法通过利用MCU之EEPROM进行双频率逆变器在同样的负载下的过载点设定，并将过载点的值是存储在MCU的EEPROM的存储单元中，存储值不会因为逆变器断电而丢失，被永远存储。这样可以简单快捷的完成双频率逆变器的过载点设定，使得到的过载点相对稳定。 

附图说明

图1为现有技术的双频率逆变器的电路图； 

图2为本发明的结构图；

图3为本发明的电路图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明发明作进一步详细描述。 

如图3所示：利用MCU之EEPROM进行双频率逆变器过载点设定电路，包括H桥电路、电压放大电路、电压检测电路、记忆电路、控制电路和功率管驱动电路，H桥电路包括第一功率MOSFET管W1、第二功率MOSFET管W2、第三功率MOSFET管W3与第四功率MOSFET管W4，第一功率MOSFET管W1的漏极与第三功率MOSFET管W3的漏极都与逆变器变换后的直流高压输出端HV相连，第二功率MOSFET管W2的源级与第四功率MOSFET管W4的源级相连后通过采样电阻R21接地，第一功率MOSFET管W1的源级与第二功率MOSFET管W2的漏极相连，第一功率MOSFET管W1与第二功率MOSFET管W2之间的连接节点连接到AC输出火线端AC-L，第三功率MOSFET管W3的源级与第四功率MOSFET管W4的漏极相连，第三功率MOSFET管W3与第四功率MOSFET管W4之间的连接节点连接到AC输出零线端AC-N； 

第二功率MOSFET管W2的源级与电压放大电路的输入端连接，电压放大电路的输出端与电压检测电路连接，电压检测电路与控制电路连接，控制电路通过记忆电路与电压检测电路连接，控制电路通过功率管驱动电路驱动H桥电路，所述的控制电路外接跳线帽后接地，所述的控制电路外接按钮开关后接地。

电压放大电路包括运算放大器U3B、第二十七电阻R27和第二十六电阻；运算放大器U3B的同相输入端通过第二十三电容C23接地，5V电源通过第二十八电阻R28与运算放大器U3B的反相输入端连接，运算放大器U3B的反相输入端通过分压电阻R22接地，分压电阻的阻值选择需要使得逆变器在过载点工作时，输入到检测电路的值在3V~4V之间。运算放大器U3B的反相输入端与运算放大器U3B的输出端之间连接有第二十五电阻R27，运算放大器U3B的输出端与第二十六电阻R26的一端相连，第二十六电阻R26的另一端通过第二十一电容C21接地，第二十六电阻R26的另一端与第二十七电阻R27的一端连接，第二十七电阻R27的另一端通过第二十二电容C22接地。 

电压检测电路、控制电路与记忆电路包括型号为ATMEGA8的MCU及外围电路， MCU的第二十二管脚与第二十七电阻的另一端连接，MCU的第十管脚通过按钮开关接地，MCU的第十一管脚通过跳线帽接地。 

功率管驱动电路分为第一功率管驱动电路与第二功率管驱动电路； 

第一功率管驱动电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第一三极管Q1、第三三极管Q3和第二电解电容E2，第一二极管D1的正极连接12V电源，第一二极管D1的负极分别通过第一电阻R1和第七电阻R7连接到第一功率MOSFET管W1的栅极，第一电阻R1与第七电阻R7之间的连接节点与第二二极管D2的负极端连接，第二二极管D2的正极端连接到第一功率MOSFET管W1的源极，第二二极管D2的负极与第一三极管Q1的集电极相连，第一三极管Q3的发射极接地，电解电容E2的正极与第一二极管D1的负极相连，第二电解电容E2的负极与第二二极管D2的正极相连；

第二功率MOSFET管W2的源级接地，第二功率MOSFET管W2的栅极分别通过第二电阻R2、第八电阻R8与第一三极管Q1的基极连接，第二电阻R2与第八电阻R8之间的连接节点通过第十五电阻R15与12V电源相连，第二电阻R2与第八电阻R8之间的连接节点与第三三极管Q3的集电极连接，第三三极管Q3的发射极与第三三极管Q3的集电极之间连接有第十电容C10，第三三极管Q3的发射极接地，MCU的第三十二管脚通过第三电阻R3连接到第三三极管Q3的基极，12V电源通过第十一电阻R11连接到MCU的第三十二管脚；

第二功率管驱动电路包括第三二极管D3、第四二极管D4、第二三极管Q2、第四三极管Q4和第三电解电容E3，第三二极管D3的正极连接12V电源，第三二极管D3的负极分别通过第四电阻R4和第九电阻R9连接到第三功率MOSFET管W3的栅极，第四电阻R4与第九电阻R9之间的连接节点与第四二极管D4的负极端连接，第四二极管D4的正极端连接到第三功率MOSFET管W3的源极，第四二极管D4的负极与第二三极管Q2的集电极相连，第二三极管Q2的发射极接地，电解电容E3的正极与第三二极管D3的负极相连，第三电解电容E3的负极与第四二极管D4的正极相连；

第四功率MOSFET管W4的源级接地，第四功率MOSFET管的栅极分别通过第五电阻R5、第十电阻R10与第二三极管Q2的基极连接，第五电阻R5与第十电阻R10之间的连接节点通过第十六电阻R16与12V电源相连，第五电阻R5与第十电阻R10之间的连接节点与第四三极管Q4的集电极连接，第四三极管Q4的发射极与第四三极管Q4的集电极之间连接有第十二电容C12，第四三极管Q4的发射极接地，MCU的第三十二管脚通过第六电阻R6连接到第四三极管Q4的基极，12V电源通过第十二电阻R12连接到MCU的第三十二管脚。

利用MCU之EEPROM进行双频率逆变器过载点设定方法，包括以下步骤： 

1)关掉逆变器；

2)将跳线帽短接，利用MCU的EEPROM存储单元设定逆变器的AC输出的工作频率为50Hz；

3)在AC输出火线端和AC输出零线端连接上与逆变器过载功率相同的负载，开启逆变器，MCU的AD口检测到经过采样和放大后的过载电流值；

4)按下按钮开关，MCU将检测到的AD值记录到与50Hz过载点对应的EEPROM存储单元，然后放开按钮开关，MCU的EEPROM存储单元存储了与50Hz的过载点对应的AD值；

5) 关掉逆变器；

6)断开跳线帽，利用MCU的EEPROM存储单元设定逆变器的AC输出的工作频率60Hz；

7) 在AC输出火线端和AC输出零线端连接上与逆变器过载功率相同的负载，开启逆变器，MCU的AD口检测到经过采样和放大后的过载电流值；

8) 按下按钮开关，MCU将检测到的AD值记录到与60Hz过载点对应的EEPROM存储单元，然后放开按钮开关，MCU的EEPROM存储单元存储了与60Hz的过载点对应的AD值；

9)去掉负载，关闭逆变器，即完成了双频率逆变器的过载点设定。