一、设计电路

1.LCC 主回路模块原理图

1.1 电源部分

这个电源部分电路图是一个简单而有效的DC-DC转换器设计，包含输入保护和滤波、电源模块、以及输出滤波和稳定。

a. 输入电源部分

• 输入电源 (E12V): 电路从E12V端子接收12V的直流电源。这是整个电路的输入电源。
• 二极管 (D1, SS24): 这个二极管位于输入电源和电容器之间，起到保护作用。二极管允许电流从输入电源流向电路，防止反向电流对电路造成损害。SS24是肖特基二极管，具有低正向电压降和快速开关特性。

b. 输入滤波和稳定

• 电容器 (C3, 100μF/35V): 电容器C3连接在二极管D1之后，用于滤波和稳定输入电压。100μF的电容值提供较大的滤波能力，减少电压波动，35V的额定电压确保电容器在12V输入电压下安全工作。

c. 电源模块

• 电源模块 (U1, QA123C-1803R3): 这个模块是电路的核心部分，负责将输入的12V电压转换为所需的输出电压。QA123C-1803R3是一个DC-DC转换器或线性稳压器。
  • Pin 1 (Vin): 输入电压，连接到12V电源。
  • Pin 7 (+Vo): 正输出电压。
  • Pin 6 (0V): 输出地。
  • Pin 5 (-Vo): 负输出电压。
  • Pin 2 (GND): 输入地。

d. 输出滤波和稳定

• 电容器 (C1, C4, 100μF/35V; C2, C5, 0.1μF/35V): 输出部分有四个电容器，其中C1和C4为100μF，C2和C5为0.1μF。它们用于滤波和稳定输出电压。
  • C1和C4 (100μF/35V): 提供较大的储能和滤波能力，平滑输出电压。
  • C2和C5 (0.1μF/35V): 这些电容器具有较小的容量，但能够滤除高频噪声，提高电源的稳定性和响应速度。

e. 输出端口

• MOS_A_VCC 和 MOS_A_VSS: 这些端口表示电路的输出电压和地。通常用于提供稳定的电源给后续模块。

f. 地（GND）

• EGND和MOS_A_0V: 这些是地连接点，提供电路的公共参考点，确保电路的稳定和正常工作。

1.2 驱动部分

这个电路实现了一个高效的MOSFET驱动方案，利用NSI6602双路半桥驱动器芯片，接收控制信号并驱动外部的MOSFET。通过输入滤波和死区时间设置，保证了信号的稳定性和MOSFET的安全操作。输出驱动部分的电阻和晶体管组合，进一步提升了驱动能力，确保了MOSFET的快速开关和可靠工作。

a. 电源部分

• C27 (0.1μF): 这个电容器用于电源去耦，滤除电源噪声，提供稳定的3.3V电源。
• VDDI和VDDA (Pin 1和Pin 16): 这是NSI6602的电源输入，引脚接到+3.3V电源。

b. 输入信号部分

• MOS_A_O和MOS_B_O: 这些信号是从之前部分来的控制信号，分别通过电阻R40、R41和电容C28、C29耦合到NSI6602的INA (Pin 5)和INB (Pin 6)引脚。这些电阻和电容构成了输入滤波电路，能够滤除输入信号中的高频噪声。
• R9 (15kΩ)和C29 (2.2nF): 它们形成了一个时间常数电路，连接在DT (Pin 4)引脚上，用于设置死区时间，防止高侧和低侧MOSFET同时导通。

c. 驱动器部分

• NSI6602 (U6): 这个芯片是电路的核心部分，负责接收输入信号并驱动输出端的MOSFET。
  • OUTA (Pin 15)和OUTB (Pin 10): 分别是驱动高侧和低侧MOSFET的输出引脚。
  • GNDA和GNDB (Pin 14和Pin 9): 分别是高侧和低侧的地连接。
  • DIS (Pin 2): 使能/禁用引脚，当这个引脚拉低时，驱动器输出被禁用。两路供电互相隔离，需要的是需要将芯片5脚拉低才有输出。 
  • INA和INB (Pin 5和Pin 6): 输入信号引脚，控制驱动器的输出状态。
  • DT (Pin 4): 死区时间控制引脚。

d. 输出驱动部分

• R7、R8、R10、R11 (5.1Ω): 这些电阻用于限流，保护MOSFET的栅极驱动电流。
• Q5、Q6 (S8550): 这些是PNP型双极型晶体管，用于将驱动信号放大，以驱动后续的MOSFET。
• MOS_A_VCC、MOS_B_VCC: 这些引脚分别连接到高侧驱动的电源电压。
• MOS_A_G和MOS_B_G: 这些是高侧和低侧MOSFET的栅极驱动信号，分别通过R8、Q5和R11、Q6传递。

e. 接地部分

• DGND: 数字地，用于输入和控制部分。
• GNDA、GNDB: 高侧和低侧驱动部分的地。

1.3 主回路部分

这个电路图主要包括MOSFET驱动、保护电路、以及电流传感和浪涌保护等功能.电流互感器用于实时监测电流，并通过浪涌保护器和TVS二极管保护电路免受过压和瞬态电压影响。该设计提供了高效、安全和可靠的电力控制解决方案，适用于需要精确电流控制和保护的高压应用场景。

a. MOSFET 驱动电路

该电路使用四个MOSFET（Q1, Q2, Q3, Q4）来控制高压电源（VBUS+）的开关状态。

• Q1 和 Q2: 控制高侧开关，连接到MOS_C和MOS_D节点。
• Q3 和 Q4: 控制低侧开关，连接到MOS_B和MOS_A节点。

b. 驱动和保护电路

每个MOSFET的栅极都有相应的驱动和保护电路，包括电阻、电容和TVS二极管，用于稳定和保护MOSFET的工作状态。

• 栅极电阻 (R1, R2, R5, R6): 这些10KΩ的电阻用于控制栅极充放电速度，防止MOSFET过快切换造成的高频干扰。
• TVS二极管 (D2, D3, D6, D7): 用于保护栅极免受过压影响。TVS二极管的额定电压为18V。
• TVS二极管 (D4, D5, D8, D9): 用于进一步保护，额定电压为3.3V。
• 电容 (C15, C16): 这两个0.047μF电容用于滤波，稳定MOSFET的栅极电压。

c. 过压保护电路

• 浪涌保护器 (DT1, DT2): 1.5SMC440CA/TR13浪涌保护器用于保护电路免受瞬态过电压影响。这些组件连接在电流传感器L2之后，提供额外的保护。

d. 电流传感电路

• L2 (电流互感器): 这个互感器用于测量通过电路的电流，CT1和CT2引脚用于输出电流信号。
• CT2, CT1: 电流互感器的次级侧，用于连接到电流测量电路，输出5A/5mA的电流比例信号。

e. 电流传感和信号处理

• 电流测量接口 (U_Trans_IN+, U_Trans_IN-): 电流信号输入，用于测量通过电流互感器的电流。

f. 接地和电源

• BUS_GND: 公共接地，提供稳定的参考电位。
• VBUS+: 高压电源输入，用于驱动电路中的MOSFET。

g. 连接器部分

• J2, J4, J5: 这些连接器用于将电路连接到外部设备，J2用于连接电感器，J4和J5用于连接电流传感器和外部保护电路。

2.EG8010芯片

2.1 EG8010芯片结构框图

2.2 EG8010芯片的基本功能

1. 正弦波生成：通过内部的数字信号处理（DSP）算法，EG8010能够生成高精度的正弦波信号。
2. 脉宽调制（PWM）控制：芯片内部集成了先进的PWM控制模块，可以根据输入的直流电压和负载情况动态调整PWM波形，从而实现高效的功率转换。
3. 保护功能：芯片具备多种保护功能，如过流保护、过压保护、欠压保护、过温保护等，确保逆变器的安全运行。
4. 频率和电压可调：EG8010支持多种输出频率（如50Hz、60Hz）和输出电压的调节，适应不同地区和设备的需求。

3.系统SPWM调制过程

3.1 原理图

3.2 工作流程

• SPWM信号生成：EG8010根据内部存储的正弦波表生成SPWM信号。
• 信号传递：SPWM信号通过引脚27-30输出到NSI6602。
• IGBT驱动：NSI6602接收SPWM信号，并将其放大以驱动H桥中的IGBT。
• H桥工作：根据NSI6602的驱动信号，H桥中的IGBT进行交替开关，实现直流到交流的转换。
• 滤波：H桥输出的SPWM信号经过LC或LCL滤波电路，滤除高频分量，输出纯净的正弦交流电。

二、EG8010+NSI6602驱动IGBT的SPWM调制过程

三、实验

1.实验平台

2.实验过程

四、仿真