逆变器自己制作过程大全资料.doc

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1.4 后级DC-AC功率版原理图设计DC-AC原理图部分没啥好讲的，也就是MOS搭成的一个全桥，在输出接LC滤波就OKDC-AC部分加入了高压检测电路来控制SPWM驱动板的电源即直流高压大于240V时辅助电源才接通，后级开始工作还有辅助电源下降时关掉SPWM驱动的电路，防止当辅助电源降低而高压直流还较高时因为功率管驱动不足引起的炸管事故，增加这个功能后就可以安全的短路关机了，不然的话，短路关机是很危险的如下图1.4所示是DC-AC功率版原理图图1.4 DC-AC功率版原理图1.5 原理图综合由于有了做上一版24V逆变器的经验，所以这次我不打算再像上次那样做成几个模块了这次我做成一个整体的，即把DC-DC升压以及DC-AC逆变都做在一张板子上，所以还需要一个原理图综合的部分，把原理图综合起来，都弄好后，就可以开始布局布线了这个原理图是我这次做的机器的依据这次的机器主体结构是下面一张大的主板，主板上面是功率器件，然后前级驱动、SPWM、温控风扇等部分是小板子，做成立式都插在主板上面，甚至代替LM7815的LM2576的小板子也是插在主板上的，大伙觉得这样设计如何？反正我是比较喜欢。

如图1.5所示，是整个机器的原理图，和前面分开分析的电路是一样的原理图里写了注释，我就不再多说了第二部分 PCB设计2.1 PCB布局布线原理图弄完了，下面开始PCB布局布线了由于之前做了24V/2000W的机器，所以前级驱动板和SPWM驱动板可以直接用，不用重新做了先上个前级驱动和SPWM驱动板的截图上来 图2.1 前级驱动板PCB 图2.2 前级驱动板背面的3D效果图如图2.1所示，是前级DC-DC驱动板的PCB图注意看标尺的尺寸：40.132mm*27.051mm，很迷你，但是功能是没缩水这就是用直插芯片和贴片阻容的效果，可以做到很小的体积，甚至比全贴片的还要小如图2.2所示，是前级驱动板的背面3D图，说实话，不太好看，不过实物要漂亮些如图2.3所示，是SPWM驱动板的PCB图，尺寸77.343mm*44.577mm，体积不算大如图2.4所示，是SPWM驱动板的3D效果图 图2.3 后级SPWM驱动板的PVB图 图2.4 后级SPWM驱动板驱动板背面的3D效果图2.2 变压器制作变压器是EE55卧式磁芯，12V/20KHz左右时出1000W没问题，并且还留有余量。

初级2T+2T，用φ0.8的线20根并绕次级60T，用φ0.8的线2跟并绕辅助φ0.8的线绕4T先绕两层次级，大概是40T，然后是初级，初级完了之后是剩下的20T次级，最后是4T的辅助绕组如图2.5所示，是DC/DC部分主变压器的绕组结构示意图图2.5 DC/DC部分主变压器绕组结构示意图这是骨架从旁边看过去（即骨架两边的引脚都在下面）的示意图，中间的方块是磁芯中间那个部分从里到外，依次是次级、初级、次级、辅助绕组图2.5中1和2绕组是最里面的2层次级绕组3是初级的中间抽头，4和5是初级的另外两个抽头，次级一共有2层4和5是相交叉的，故图中4和5的线叠在一起了6和7是剩下的20T（1层）的次级8和9是辅助绕组1和2的次级绕组用φ0.8的线2条并绕，先绕40T即可，40T大概是2层绕的时候注意将漆包线拉紧，以减小漏感，但不能太用力，不要把漆包线外面的绝缘漆弄掉了，还要注意将线绕平整，绕之前漆包线不平整的，先用工具弄直了再绕注意每一层绕完后要用高温胶带粘好，要做好绝缘绝缘不好，绕组之间短路就麻烦了绕好之后把线头弄到旁边去，先不用固定在骨架的引脚上2层次级的实物图2.6所示 图2.6 变压器1、2层绕组绕制次级绕好之后，加绕两层绝缘胶带，只需两层就好了，太多了会增加漏感，太少绝缘性能又不达标。

接下来就是绕制初级了我绕初级是把漆包线当成铜带来用的，就是把很多条漆包线都焊接在一个铜块上，然后再绕到变压器中，实践证明，这种办法较好，绕出来的变压器效果还不错首先根据变压器骨架尺寸，量好绕2T需要的漆包线的长度，注意要把接头部分的考虑进去，然后乘以2（另外一个绕组）我绕的时候取50cm左右，有点长了，浪费了一些漆包线剪好20根这个长度的漆包线下面我们需要把这20根漆包线焊接到一块铜片上就需要把这些线中间的绝缘漆刮掉一部分，刮好之后找个东西把这些漆包线压起来，中间刮掉漆的放在一块，开始焊接看图吧——如图2.7所示图片中的那个小的铜片是冰箱里面拆出来的铜管拍扁的大家只要找差不多大小的就OK 图2.7 初级的绕制方法焊接好后就要开始绕初级了，初级是比较难搞的，大家都耐心点，仔细点我绕这个变压器差不多是花了一天，俗话说慢工出细活，大概就是这个道理吧我花了接近一天，绕出来的变压器效果还是蛮不错的啰嗦了，继续在变压器一侧的骨架上开个方形的口子，把那个铜片穿过去，如图2.8所示然后在铜片上方贴好绝缘胶带 图2.8 初级的绕组小铜条的固定方法接下来就是把那些漆包线绕骨架上折，在另一边先用螺丝刀作为临时固定的装置在绕的时候注意两个绕组的相互交叉的，这样有利于减小漏感，并。