逆变器自己制作过程大全

通用纯正弦波逆变器制作

概述

本逆变器的PCB设计成12V、24V、36V、48V这几种输入电压通用。制作样机是12V输入，输出功率达到1000W功率时，可以连续长时间工作。

该逆变器可应用于光伏等新能源，也可应用于车载供电，作为野外应急电源，还可以作为家用，即停电时使用蓄电池给家用电器供电。使用方便，并且本逆变器空载小，效率高，节能环保。

设计目标

1、PCB板对12V、24V、36V、48V低压直流输入通用；

2、制作样机在12V输入时可长时间带载1000W；

3、12V输入时最高效率大于90%；

4、短路保护灵敏，可长时间短路输出而不损坏机器。

逆变器主要分为设计、制作、调试、总结四部分。下面一部分一部分的展现。

第一部分设计

1.1 前级DC-DC驱动原理图

DC-DC驱动芯片使用SG3525，关于该芯片的具体情况就不多介绍了。其外围电路按照pdf里面的典型应用搭起来就OK。震荡元件Rt=15k，Ct=222时，震荡频率在21.5KHz左右。用20KHz左右的频率较好，开关损耗小，整流管的压力也小些，有利于效率的提高。不过频率低，不利于器件的小型化，高压直流纹波稍大些。

电池欠压保护，过压保护以及过流保护在DC-DC驱动上实现。用比较器搭成自锁电路，比较器输出作用于SG3525的shut_down引脚即可。保护电路均是比较器搭建的常规电路。DC-DC驱动部分使用了准闭环，轻载时，准闭环将高压直流限制在380V左右，一旦负载加重前级立即进入开环模式，以最高效率运行。并且使用了光耦隔离，前级输入和输出在电气上是隔离开的，这样设计也是为了安全。如图1.1所示，是DC-DC驱动电路原理图。

图1.1 DC-DC驱动电路原理图

1.2 前级DC-DC功率主板原理图

DC-DC功率主板采用的是常规推挽电路，8只功率开关管，每只管子有单独的栅极驱动电阻，分别用图腾驱动这8只功率管。变压器次级高压绕组经整流滤波后得到直流高压。辅助绕组经整流滤波稳压之后给后级SPWM驱动板以及反馈用的光耦提供电压供电。

从原理图上可以看出，给前级驱动板供电，采用了电压变换电路，输入为12V时，为了保证在电池电压较低时前级驱动也充足，用LM2577升到15V，输入24V时，用LM7815降为15V，输入电压大于36V时，只能用LM2576HV来给驱动板供电了。大家都知道，像LM7815之类的线性电源容易受到干扰，所以建议24V的也用LM2576。

从原理图中可以看出，辅助电源也用了LM7815，建议最好换成LM2576。本次制作的时候也会用LM2576，把LM2576做在一块小板子上，最后输出三根线，和LM7815兼容。

关于前级驱动变压器的功率管选择，耐压值的经验选择为输入最高电压*2.4，即当12V 的机器，输入电压最高为14.5V，14.5V*2.4=34.8V，所以，12V的机器可以选耐压35V的MOS。当然，这么选择是有前提的，就是你的变压器绕制工艺不能太差，漏感、分布参数不能太大，否则MOS会被变压器产生的尖峰击穿损坏。如果变压器绕制过关，可以选择耐压小点的管子，一般来说，电流相同，耐压更高的管子输入电容更大，内阻也更大。但如果变压器绕的不咋样，乖乖，还是选择耐压高些的MOS管更好。

下面给出各种电压选择管子的参考：12V输入，4对IRF4104；24V输入，4对IRFP3710；36V输入：3对IRFP3710；48V输入：3对IXFH58N20。我给出的这些管子并不是最合适的，但是这些管子都是我用过的，并且留有足够余量，实现本制作目标是没啥问题的。

图1.2所示是DC-DC功率主板原理图。

图1.2 DC-DC功率主板原理图

关于变压器，打算用一个EE55来完成。12V输入时，初级2T+2T，单边用1.0的漆包线14根并绕，截面积达到11*2=22平方毫米，过100A的电流没问题了。次级1根1.0的漆包线绕60T，辅助绕组用0.8的漆包线绕4T。变压器用三明治绕法，即次级、初级、次级、辅助。关于变压器的具体绕制，后面再说。

做24V输入的，EE55，初级4T+4T，单边用1.0的线8根并绕。次级1根1.0的漆包线绕60T，辅助绕组用0.8的漆包线绕4T。

做36V输入的，EE55，初级6T+6T，单边用1.0的线8根并绕。次级2根0.9的漆包线绕60T，辅助绕组用0.8的漆包线绕4T。

做48V输入的，EE55，初级8T+8T，单边用1.0的线8根并绕。次级2根1.0的漆包线绕60T，辅助绕组用0.8的漆包线绕4T。

由于24V、36V、48V输入时，功率可以大于1000W，因此漆包线的截面积（即漆包线根数）也应该增加，那样才能扛得住更大的功率。按照我上面给的参数，24V时能到1500W，36V能到2000W，48V搞个2500W或者3000W没啥问题。要说明的是，上面给出的参数我目前还没实际做过，给出的参数只作为参考。

1.3 SPWM驱动板原理图设计

SPWM采用专用芯片EG8010产生。EG8010还是挺好用的，虽然精度差些，但是也没有什么其他不好的，而且功能还挺多，最重要的是便宜，5元一片，都玩得起。关于EG8010的外围电路，参照其数据手册即可。

MOS驱动用IR2110，IR2110便宜，一只2110就可以驱动两只MOS，而且价格还比TLP250光耦便宜些，性能也不错，我比较喜欢的就是IR2110有SHUT_DOWN引脚，内部有D触发器，在做保护时，可以做成逐个周期限流。即一个50Hz的正弦周期保护后，要等到下一个正弦周期IR2110才会重新输出。大家看我做的24V/2000W的那个机器短路波形可以发现，在短路的时候，频率仍然为50Hz，这个就是IR2110内部有D触发器的原因了。关于IR2110供电问题，就用自举供电。1000W的功率不大，自举供电完全OK，如果做独立供电，需要至少三组隔离电源，比较麻烦，并且反激电源并不好做。

后级MOS的保护集成在SPWM驱动板上，采用检测管压降，稳定可靠，个人认为，比那种用电阻采样的要更可靠。关于管压降保护的，我不多讲，这也是我从别处学过来的，有些东西不方便说，好像是涉及了别人专利问题。我只说，按照我原理图里面的那些元件搭建起来，是完全可以的。

该逆变器采用的是单极性调制，故只需要一只电感，电感可以用外径47mm、磁导率小于90的铁硅铝来绕，绕120T左右。具体数字要等我绕电感时才能确定，现在磁环都还没买好，电感的事就暂时放一放。如下面图1.3所示是SPWM驱动板原理图。

图1.3 SPWM驱动板原理图