一种高压隔离互锁的单片机控制功率管的大功率逆变器的制作方法

本实用新型涉及单片机正弦波驱动控制功率管的大功率逆变器技术领域，具体为一种高压隔离互锁的单片机控制功率管的大功率逆变器。

背景技术：

一般车载电源类逆变器产品设计分为方波逆变器、修正波逆变器，这种输出交流电压质量不能满足电器的正常使用，对用电器的使用寿命影响很大，故后期设计出现了正弦波逆变器，但目前所有的正弦波逆变器功率小且后级高压驱动控制是采用半桥驱动芯片方案控制实现的，此方案不能将单片机的低压侧供电驱动与高压供供方驱动隔离，易出现产品高压击穿风险现象，且功率大的逆变器可靠性更差，使用寿命更低，不能满足现阶段商用车市场的客户需求，使卡车用户抱怨过多。我司为了解决大功率正弦波逆变器的驱动控制逻辑，降低产品的驱动控制风险，提高产品带给用户的长使用寿命，而设计出一种具有高压隔离互锁逻辑的单片机正弦波驱动控制功率管的大功率逆变器技术的需求，可以彻底解决正弦波逆变器的输出波形失真率小、驱动控制电路简化、可靠性高等优点，满足用户使用大功率逆变器的相关功能需求，如大功率烧水、做饭需求的大功率用电设备。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高压隔离互锁的单片机控制功率管的大功率逆变器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高压隔离互锁的单片机控制功率管的大功率逆变器，包括由5V低压驱动控制区域的单片机 U400,开关三极管Q400、Q401、Q402、Q403、Q404、Q405、Q406、Q407，驱动电阻R400、R401、R402、R403、R404、R405、R406、R407、R408、R409、R410、 R411、R412、R413、R414、R415，加速电容C400、C401、C402、C403及隔离光耦U101、U102、U103、U104组成的低压18KHz和50Hz脉冲输出信号，所述驱动电阻R400的第一端连接单片机U400的第六引脚，其第二端连接开关三极管Q404的集电极，加速电容C400的第一端连接驱动电阻R400的第一端，其第二端连接驱动电阻R400的第二端；所述开关三极管Q404的基极连接驱动电阻R402的第二端，其发射极连接驱动电阻R402的第二端，且驱动电阻 R403的第一端连接驱动电阻R402的第二端，驱动电阻R402的第一端连接单片机U400的第五引脚；所述电阻R401的第一端连接开关三极管Q404的集电极，其第二端连接开关三极管Q400的发射极，且开关三极管Q400的基极连接电阻R401的第一端，其集电极连接隔离光耦U101的第三引脚；所述驱动电阻R404的第一端连接驱动电阻R402的第一端，驱动电阻R404的第二端连接Q405的集电极，加速电容C401的第一端连接驱动电阻R404的第一端，其第二端连接驱动电阻R404的第二端；所述开关三极管Q405的基极连接驱动电阻R406的第二端，其发射极连接驱动电阻R407的第二端，且驱动电阻R407 的第一端连接驱动电阻R406的第二端，驱动电阻R406的第一端连接驱动电阻R400的第一端；所述驱动电阻R405的第一端连接开关三极管Q405的集电极，其第二端连接开关三极管Q401的发射极，且开关三极管Q401基极连接电阻R405的第一端，其集电极连接隔离光耦U102的第三引脚。

优选的，驱动电阻R408的第一端连接单片机U400的第七引脚，其第二端连接开关三极管Q406的集电极，加速电容C402的第一端连接驱动电阻R408 的第一端，其第二端连接驱动电阻R408的第二端；所述开关三极管Q406的基极连接驱动电阻R410的第二端，其发射极连接驱动电阻R411的第二端，且驱动电阻R408的第一端连接驱动电阻R410的第二端。

优选的，驱动电阻R409的第一端连接开关三极管Q406的集电极，其第二端连接开关三极管Q402的发射极，且开关三极管Q402的基极连接驱动电阻R409的第一端，其集电极连接隔离光耦U103的第三引脚。

优选的，驱动电阻R412的第一端连接驱动电阻R410的第一端，其第二端连接开关三极管Q407的集电极，加速电容C403的第一端连接驱动电阻R412 的第一端，其第二端连接驱动电阻R412的第二端；所述开关三极管Q407的基极连接驱动电阻R414的第二端，其发射极连接驱动电阻R415的第二端，且驱动电阻R415的第一端连接驱动电阻R414的第二端，驱动电阻R414的第一端连接单片机U400的第七引脚。

优选的，驱动电阻R413第一端连接开关三极管Q407的集电极，其第二端连接开关三极管Q403的发射极，且开关三极管Q403的基极连接驱动电阻 R413的第一端，其集电极连接隔离光耦U104的第三引脚。

优选的，还包括400V高压驱动控制区域的高压功率管与电阻R200、R201、 R203、R204、R205、R206、R207、R208，电阻R200的第一端连接隔离光耦U101 的第六引脚与第七引脚，其第二端连接高压功率管上桥臂Q200,电阻R201的第一端连接电阻R200的第二端，其第二端连接隔离光耦U101的第五引脚。

优选的，电阻R203第一端连接隔离光耦U103的第六引脚与第七引脚，其第二端连接高压功率管上桥臂Q201，电阻R204的第一端连接电阻R203的第二端，其第二端连接隔离光耦U103的第五引脚。

优选的，电阻R205第一端连接隔离光耦U102的第六引脚与第七引脚，其第二端连接高压功率管下桥臂Q203,电阻R206的第一端连接电阻R205的第二端，其第二端连接隔离光耦U102与隔离光耦U104的第五引脚。

优选的，电阻R207第一端连接隔离光耦U104的第六引脚与第七引脚，其第二端连接高压功率管下桥臂Q204,电阻R208与电阻R207连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过单片机芯片通过三极管组成的互锁驱动控制电路控制隔离光耦再放大驱动控制H桥拓扑结构的功率管，实现上下桥臂功率管的一种具有高压隔离互锁逻辑的单片机正弦波驱动控制功率管的大功率逆变器技术，可以彻底解决正弦波逆变器的输出波形失真率小，驱动控制电路简化，可靠性高等优点，满足用户使用大功率逆变器的相关功能需求，同时更能兼容小功率正弦波逆变器的使用需求。

附图说明

图1为本实用新型电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种高压隔离互锁的单片机控制功率管的大功率逆变器，包括由5V低压驱动控制区域的单片机U400,开关三极管Q400、Q401、Q402、Q403、Q404、Q405、Q406、Q407，驱动电阻R400、R401、R402、R403、R404、R405、R406、R407、R408、R409、R410、R411、 R412、R413、R414、R415，加速电容C400、C401、C402、C403及隔离光耦U101、 U102、U103、U104组成的低压18KHz和50Hz脉冲输出信号，所述驱动电阻 R400的第一端连接单片机U400的第六引脚，其第二端连接开关三极管Q404 的集电极，加速电容C400的第一端连接驱动电阻R400的第一端，其第二端连接驱动电阻R400的第二端；所述开关三极管Q404的基极连接驱动电阻R402 的第二端，其发射极连接驱动电阻R402的第二端，且驱动电阻R403的第一端连接驱动电阻R402的第二端，驱动电阻R402的第一端连接单片机U400的第五引脚；所述电阻R401的第一端连接开关三极管Q404的集电极，其第二端连接开关三极管Q400的发射极，且开关三极管Q400的基极连接电阻R401 的第一端，其集电极连接隔离光耦U101的第三引脚；所述驱动电阻R404的第一端连接驱动电阻R402的第一端，驱动电阻R404的第二端连接Q405的集电极，加速电容C401的第一端连接驱动电阻R404的第一端，其第二端连接驱动电阻R404的第二端；所述开关三极管Q405的基极连接驱动电阻R406的第二端，其发射极连接驱动电阻R407的第二端，且驱动电阻R407的第一端连接驱动电阻R406的第二端，驱动电阻R406的第一端连接驱动电阻R400的第一端；所述驱动电阻R405的第一端连接开关三极管Q405的集电极，其第二端连接开关三极管Q401的发射极，且开关三极管Q401基极连接电阻R405 的第一端，其集电极连接隔离光耦U102的第三引脚。

驱动电阻R408的第一端连接单片机U400的第七引脚，其第二端连接开关三极管Q406的集电极，加速电容C402的第一端连接驱动电阻R408的第一端，其第二端连接驱动电阻R408的第二端；所述开关三极管Q406的基极连接驱动电阻R410的第二端，其发射极连接驱动电阻R411的第二端，且驱动电阻R408的第一端连接驱动电阻R410的第二端。

驱动电阻R409的第一端连接开关三极管Q406的集电极，其第二端连接开关三极管Q402的发射极，且开关三极管Q402的基极连接驱动电阻R409的第一端，其集电极连接隔离光耦U103的第三引脚。

驱动电阻R412的第一端连接驱动电阻R410的第一端，其第二端连接开关三极管Q407的集电极，加速电容C403的第一端连接驱动电阻R412的第一端，其第二端连接驱动电阻R412的第二端；所述开关三极管Q407的基极连接驱动电阻R414的第二端，其发射极连接驱动电阻R415的第二端，且驱动电阻R415的第一端连接驱动电阻R414的第二端，驱动电阻R414的第一端连接单片机U400的第七引脚。

驱动电阻R413第一端连接开关三极管Q407的集电极，其第二端连接开关三极管Q403的发射极，且开关三极管Q403的基极连接驱动电阻R413的第一端，其集电极连接隔离光耦U104的第三引脚。

还包括400V高压驱动控制区域的高压功率管与电阻R200、R201、R203、 R204、R205、R206、R207、R208，电阻R200的第一端连接隔离光耦U101的第六引脚与第七引脚，其第二端连接高压功率管上桥臂Q200,电阻R201的第一端连接电阻R200的第二端，其第二端连接隔离光耦U101的第五引脚。

电阻R203第一端连接隔离光耦U103的第六引脚与第七引脚，其第二端连接高压功率管上桥臂Q201，电阻R204的第一端连接电阻R203的第二端，其第二端连接隔离光耦U103的第五引脚。

电阻R205第一端连接隔离光耦U102的第六引脚与第七引脚，其第二端连接高压功率管下桥臂Q203,电阻R206的第一端连接电阻R205的第二端，其第二端连接隔离光耦U102与隔离光耦U104的第五引脚。

电阻R207第一端连接隔离光耦U104的第六引脚与第七引脚，其第二端连接高压功率管下桥臂Q204,电阻R208与电阻R207连接。

工作原理：本实用新型通过5V低压驱动控制区域的单片机、开关三极管、驱动电阻、加速电容及隔离光耦等组成的低压18KHz和50Hz脉冲输出信号，并具有交互式互锁式逻辑控制单片机的脉冲功能，防止单片机的脉冲同时输出高电平驱动信号而导致损坏击穿隔离光耦后侧的高压功率管，单片机的脉冲信号通过互锁逻辑的三极管输入到隔离光耦的输入侧，再由隔离光耦的内部电路输出到输出侧，经后级15V供电电路再放大输入的驱动信号后，同步驱动后级400V高压驱动控制区域的高压功率管，实现逆变器的正弦波控制H 桥的波形输出；其具体电路结构包括型号为S9KEAZN8A的单片机芯片U400的第五引脚与第六引脚18KHz频率输出的互补对称脉冲与C400加速电容、R400 驱动电阻、Q400驱动光耦三极管、U101隔离光耦组成的18KHz的一组驱动电路，而R402为Q404驱动电阻、Q404为Q400的互锁逻辑控制三极管；C401 加速电容、R404驱动电阻、Q401驱动光耦三极管、U102隔离光耦组成的18KHz 的另一组驱动电路，而R406为Q405驱动电阻、Q405为Q401的互锁逻辑控制三极管；R401、R403、R405、R406分别为Q400、Q404、Q401、Q405的驱动下拉电阻，保护三极管的基极电压下拉作用；故上述两组驱动电路与单片机U400 及隔离光耦组成18KHz的互补交互式互锁式逻辑控制单片机的脉冲功能，通过Q400、Q404、Q401、Q405四个三极管组成的互锁逻辑可以避免U400单片机的第五引脚与第六引脚同时为高电平时而导致隔离光耦后侧的高压功率管上桥臂Q200功率管与下桥臂Q203功率管同时对通的损坏风险，R200为Q200 的驱动电阻，R205为Q203的驱动电阻，R201、R206为下拉电阻。

同理：S9KEAZN8A的单片机芯片U400的第七引脚与第八引脚50Hz频率输出的互补对称脉冲与C402加速电容、R408驱动电阻、Q402驱动光耦三极管、 U103隔离光耦组成的50Hz的一组驱动电路，而R410为Q406驱动电阻、Q406 为Q402的互锁逻辑控制三极管；C403加速电容、R412驱动电阻、Q403驱动光耦三极管、U104隔离光耦组成的50Hz的另一组驱动电路，而R414为Q407 驱动电阻、Q407为Q403的互锁逻辑控制三极管；R409、R411、R413、R415 分别为Q402、Q406、Q403、Q407的驱动下拉电阻，保护三极管的基极电压下拉作用；故上述两组驱动电路与单片机U400及隔离光耦组成50Hz的互补交互式互锁式逻辑控制单片机的脉冲功能，通过Q402、Q406、Q403、Q407四个三极管组成的互锁逻辑可以避免U400单片机的第七引脚与第八引脚同时为高电平时而导致隔离光耦后侧的高压功率管上桥臂Q201功率管与下桥臂Q204 功率管同时对通的损坏风险，R203为Q201的驱动电阻，R207为Q204的驱动电阻，R204、R208为下拉电阻。

本实用新型单片机芯片U400通过三极管Q400-Q407组成的互锁驱动控制电路控制隔离光耦U101-U104再放大驱动控制H桥拓扑结构的功率管，实现上下桥臂功率管的一种具有高压隔离互锁逻辑的单片机正弦波驱动控制功率管的大功率逆变器技术，可以彻底解决正弦波逆变器的输出波形失真率小，具有驱动控制电路简化，可靠性高等优点，满足用户使用大功率逆变器的相关功能需求，同时更能兼容小功率正弦波逆变器的使用需求。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。