AT89S52单片机自动充电应急电源的设计+电路图+源程序(5)
本设计采用手动按键复位电路，当按键S1按下时，系统复位。复位电路如图4所示。
图4系统复位电路
3.3 DC-DC双向电路
本文设计的DC-DC双向电路如图5，由电感、IGBT管、续流二极管组成，该DC-DC双向电路有升压方式、降压方式两种工作方式。
（1）升压方式：当蓄电池作为电源供电时，DC-DC双向变流器工作在升压方式下。此时升压的电路有电感L、IGBT管T8以及续流二极管D7组成。
（2）降压方式：当蓄电池充电时，DC-DC双向变流器电路就变成降压方式。该降压电路由电感L、IGBT T7和续流二极管D8组成。
图5 DC-DC双向变流器电路
该设计中双向DC-DC电路中的IGBT的驱动脉冲采用PWM调制方式实现。利用单片机的定时器中断实现PWM。该方法的优点是，PWM信号完全由单片机内部定时器的中断来实现，不需要添加外围硬件。 该方案以AT89S52单片机为核心，555构成的振荡器作为定时基准，单片机通过对555振荡器产生的脉冲信号进行计数来产生PWM信号。该控制器中单片机可以产生8个通道的PWM信号，分别由AT89S52的P1.0～Pl.7(12～19引脚)端口输出。故使用P1.0、P1.1这两路PWM输出作为双向DC-DC的驱动脉冲。在升压斩波和降压斩波时，需要控制输出电压或电流，通过输出电压或电流的反馈值与设定值进行比较，来改变PWM波的占空比，进而起到稳定输出电压或电流的目的，整个算法通过软件实现。
3.4 双向PWM变流器
本文设计的PWM双向变流器电路如图6所示。
图6 PWM逆变电路
图6是三相电压型的逆变电路，电路中直流侧通常仅需一个电容器，和单相半桥、全桥逆变电路相同，电压型三相桥式逆变电路的基本工作方式，也是180度导电方式，即每个桥臂的导电的角度为180度，同一相上下交替来导电，各相开始导电时的角度，依次相差120度。不论任何，都将有三个桥臂同时导通。
当电网发生故障（过压、断电等）时，蓄电池先通过双向DC-DC电路进行升压，然后通过PWM逆变电路将直流母线电压逆变成PWM波，输出经过滤波以后供给负载。图6是三相桥式PWM型逆变电路，这种电路一般采用双极性控制方式。
当电网恢复正常时，市电一路通过转换开关直接给负载供电。另一路通过双向PWM变流器整流，在通过双向DC-DC电路降压电路为蓄电池充电。此时，双向PWM电路工作于整流状态。此时电路如图7所示。
图7三相电压型PWM整流器电路
PWM整流的控制采用直接电流控制，其波形产生电路为：给定的直流电压与反馈电压比较后，经比例积分电路产生给定直流信号id。此电流信号乘以与电网同步的三相正弦波信号后，为各相的指令电流，三相指令电流与三相反馈电流滞环比较后产生PWM驱动信号。
指令电流和反馈电流求和后，输出到滞环比较器的输入端。经过滞环比较后，输出驱动整流器的PWM信号，通过74LS373锁存。当三相桥式电路工作于逆变状态时，通过置位该74LS373的OC端来封锁PWM整流信号，切换至SPWM逆变信号。
3.5 驱动电路
升降压、整流和逆变的PWM波不能直接驱动IGBT，需要隔离放大后才能驱动IGBT。常用的IGBT驱动模块有三菱公司的M579系列和富士公司的EXB系列。本设计采用EXB840来驱动IGBT管。EXB840是一种快速型IGBT驱动的专用模块，可使电路的延迟时间缩短至1μs以内，最高的工作频率可达40～50kHz，仅需要在外部提供一个+20V的电源，模块采用高速光耦。连接图如图8所示。
图8 EXB840接线图