逆变器自己制作过程大全.docx

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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、36V48V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0K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弓I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。

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SPW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MOSt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1.2DC-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2000W48V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。

1.3SPWM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勺保护集成在SPWME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SPWME动板原理图。

图1.3SPWM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0K

DC-AC部分加入了高压检测电路来控制SPWMK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SPWME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1.4DC-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

2.1PCB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SPWME动板可以直接用，不用重新做了。

先上个前级驱动和SPWME动板的截图上

来。

图2.1前级驱动板PCB图22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SPWME动板的PCB图，尺寸77.343mm*44.577mm,体积不算大。

如图2.4所示，是SPW驱动板的3D效果图。

图2.3后级SPW驱动板的PVB图图2.4后级SPWME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$0.8的线20根并绕。

次级60T,用$0.8的线2跟并绕。

辅助$0.8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2.5DC/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$0.8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

吧一一如图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

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