本人设计的适合制作又方便实用的大功率方波逆变器制作详解.pdf

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1、本人设计的适合制作又方便实用的大功率方波逆变器制作详解 本人设计的适合制作又方便实用的大功率方波逆变器制作详解 这次我为大家介绍一款本人完全自主设计的大功率方波逆变器。本逆 变器具有效率高、输出功率大、稳定等优点，并且电路图简单，适合 电子爱好者制作。 本逆变器是高频逆变器， 彻底摒弃了笨重的工频变压器，不仅减小了 体积，而且提高了效率，还没有工频变压器发出的嗡嗡声。本逆变器 是典型的高频逆变工频输出结构： DC-AC-DC-AC 结构（12VDC-330VAC0 30KHz-330VDC-230VAC 50HZ） 。本逆变器设有稳压和输出过流保护功 能。 首先来看DC-AC-DC部分： 这一

2、部分是由 SG3525为核心的闭环 PWN 逆变电路。 U1的第 1、2 脚 组成电压反馈，使输出电压稳定。16 脚是基准电压 5V，经过 R1、R2 分压加到第二脚（内部误差放大器反向输入端），正常电压为 2.5V， 输出高压的经过R7 、RP电位器的分压送到第一脚（内部误差放大器 同向输入端）。第五、六脚的 C1和 R4决定了 U1振荡频率约为 31KHz （本人精心选择的频率， 高了会增加场效应管的高频损耗，低了变压 器会出声），第七脚的 R5决定了死区时间 （为了两个功率管不能同时 导通，在两个脉冲之间留有一段时间，此时两个功率管都关闭）。第 9 脚是补偿端，用C3接地可以增强U1的工

3、作稳定性。第十脚的R6 和 IFB 的后续电路组成输出过流保护电路，当第十脚电压大于0.7V 时，U1停止驱动功率场效应管。第11、14 脚是功率管驱动脚。第12 脚是 IC 的 GND ，第 13 脚是内部输出三极管的共用集电极，第15 脚 是芯片供电电源。 Q1 、Q2 、T1 组成高频推挽逆变电路（工作于正激 模式） ，将 12VDC变成 330VAC 。D1为四个快恢复整流二极管，C5是 滤 波 电 容， 此 部 分电 路 的 功能 是 将 高频 交 流 整流 成 直 流电 。 再来看最后的DC-AC部分： 这一部分是以多谐振荡器和H桥为核心的 DC-AC 电路。 Q5 、Q6 、C1

4、、 C2、R1-R4组成一个晶体管基极 - 集电极耦合多谐振荡器，Q5 、Q6的 集电极输出两个相位相反的方波脉冲，占空比50% ，频率约 50Hz，实 际比 50Hz应该高一点，我的是54Hz。Q7 、Q8 、R5 、R6的作用一是对 波形进行改良， 使输出方波上下沿更加陡峭； 二是增加推动 H桥的能 力 。R7-R10 、D1 、D3 、C3 、Q9 、Q1 、Q2和 R11-R14 、D2 、D4 、C4、Q10 、 Q3 、Q4分别组成 H 桥的两个半桥。这部分原理比较复杂，以后我单 写文章说（这篇文章是将制作的，讲的理论只是辅助制作）。R15 和 IFB 的前半部分电路组成输出过压保

5、护（当输出电流大于3A 时停止 输出） 。如果这部分电路正常工作的话，可以在RL上得到 230V的交 流方波电压。 制作说明： 1、本制作的电路简单，可以在洞洞板上制作。建议两张图用两块小 板分 开做，分开 调试 ，我就 是这 么弄的 。 2、先弄第一个图。 Q1 、Q2选择 IRF3205、IRF1010这些电流大于 50A 、 耐压大于 30V 的场效应管。 C1、C3 推荐使用毒石电容，这样可以工 作稳定，因为毒石电容容量受温度影响小，容量精度高。C2不能省， 否则出不来功率。 T1 的制作方法： T1选用 EC42磁芯，两个初级分别 用 4 股 1mm 的漆包线在骨架上绕4 匝，然后引

6、出，一个初级的头和另 一个初级的尾相接， 作为接 12V电源的地方， 剩下两个引脚分别接两 个场效应的源极； 次级使用 0.6mm的漆包线绕 200 匝。变压器要绕得 仔细点，次级切忌乱绕。D1应使用 4 个 FR607组成，不能使用工频 整流二极管或者整流桥， 因为工频器件的开关速度跟不上，会发热烧 毁，这点是很多初学者容易犯的错误。C2的耐压为 16V ，C5 耐压为 400V。第一张图制作完成后，调整RP使输出电压为 330V，此时接上 一个60W灯泡应该可以点亮。 3、再弄第二个图。 C1、C2选用毒石电容，这样可以确保频率精确、 稳定。 Q9 、Q10选用耐压大于 300V电流大于

7、0.1 安的 NPN三极管， 这里使用的是MSPA42 ，最好使用 MSP40 ，那个耐压 400V，前者耐压 仅 300V。Q1-Q4选用耐压大于 400V、电流大于 4A的场效应管，这里 用 IRF830。C3、C4既可以使用 C1、C2那样的毒石电容，也可以使用 电解电容或者 CBB电容，如果是电解电容的话耐压至少50V并且注意 极性， C3 、C4边上的红点是正极。 R15选用 0.22 欧 5W的水泥电阻， 安装时不要紧贴板子安装，要离开板子一些。装好之后，如果你有示 波器的话往下做，没有的或者懒的，可以跳过：先不接330V 高压， 先通上 12V直流，在 Q7 、Q8的集电极应该可

8、以检测到占空比50% 、 频率 50Hz左右的方波，而且是互补的。接上330V高压，测试每个 H 桥上的场效应管的栅极和漏极，都应该可以看到方波驱动信号，且每 半桥的上下臂的驱动脉冲是相位相反的。输出应该是交流方波（RL 两段，RL就是输出插座）。 4、第一图中的 Q1 、Q2和第二图中的 Q1-Q4都要加散热器。安装散热 器时别忘记加绝缘垫哦。 5、如果觉得输出过流保护功能不好的话可以把R15 短路掉。 6、最后调试好之后，在330V和地之间加个400V 100uF 的电解，可 以增加输出功率。 为什么到最后才加这个电容？为了防止在调试时发 生电击。这个电容以后再维修调试的时候要先放电！切记

9、！ 赞一个，不过应注意方波的峰值和有效值是一样的。不能按正弦波那 样算，否则烧负载哦。如果再把第一级dcac 的输出绕组利用漏感 或串联小电感再串联个小电容构成推挽式串联谐振软开关，效率更高 而且对开关管的应力大幅下降哦。 如下图 : 直流 12V转 220V交流逆变器电路图 (500W) 作者：发布时间： 2011-07-23 文章来源：指数网用户 摘要：直流 12V转 220V交流逆变器电路图 (500W)直流 12V转 220V交 流逆变器电路图可以转换为12V直流转 220伏交流。 CD4047是用来 产生方波。基本公式为 P=VI 输入输出之间的变压器， 输入功率 =输出 功率因此，

10、变压器12V到 220伏，但输入绕组必须能够承受20A。 目录 直流 12V转 220V交流逆变器电路图 (500W) 直流 12V转 220V交流逆变器电路图 可以转换为 12V直流转 220 伏交流。 CD4047是用来产生方波。基本 公式为 P =VI 输入输出之间的变压器，输入功率=输出功率因此，变 压器 12V到 220 伏，但输入绕组必须能够承受20A。 一款 12V到 230V电源逆变器的设计 在野外，汽车中途故障修理，乡下野餐和娱乐活动，以及目前有地区 的拉闸限电，没有市电供电，人们会感受到十分不便。 在有些情况下， 只能拉长电缆线把市电引向远方，但存在危险，或者不可能，或者不

11、 实际。在这些场合需要的是要有一只电源逆变器 ，能将 12V汽车电池 转变为 230V的交流市电。 便携式市电的简单想法最早由Aixcom公司一名学员提出的，一般它 包括高技术功率逆变器和特殊的大电流电源。这位叫Dirk 的学员经 过很长时间试验， 制作了一部电源逆变器用于模型飞机俱乐部。在他 热情的试制过程中， 遇到需要一只特殊集成电路的问题，这电路就是 该项目的核心。当他最终得到这只捉摸不定的芯片时，价格惊人，在 接通后整个电路产生很强的啪啦噪声，损坏了许多元件。 公司经过改进设计，其结果如下：电源逆变器不仅能为几乎所有的 Aixcom学员成功地仿制，而且为圣诞节及其它纪念日提供了礼品，

12、在野外活动中， 有足够的供电而且持续时间不短，还发出强烈的音乐 气势。 Dirk 在他的模型航空俱乐部里还开发和制作了1 千瓦的增强 型逆变器，尽管在不良条件下，它还良好地工作了一年以上。 简化的考虑 似乎有疑义的是，在制作逆变器的道路上，本电路的方法最简单。在 设计方面，省略可以去掉的任何电路，剩下就是100% 的骨干电路。 例如，没有电压稳压部分， 电池电压的降低也引起交流输出电压的降 低。然而因为大多数用市电供电设备可连续地较好地工作在交流电压 变化在 10% 15% 范围内，可移动的逆变器也应如此。Aixcom公司 舍弃性能的完善设计， 而着重简化设备， 降低元件成本和确保使用中 的可

13、靠性。尽管如此，仍有230V交流输出的短路和低压保护，在电 池电压降低到不再启动汽车的电平之前切断逆变器。这足够简单的电 路，使初学者成功地仿制，也提供实用的230VAC 电源。 脉冲宽度调制 本电路的核心部分是SG3526低价开关型调压器， 它由几家厂商供应， 元件标号为 XX3526 ，XX是由厂家标定的字母组合。3526支持所有知 名的开关型 PSU(Power Supply Unit)电源设备。 电源逆变器的基本工作原理示于图1。 SG3526交替地转换通过电源变 压器 12V绕组的电流方向，两绕组中心端子连在一起接向电池正极 （+12）。在每次开关动作下，改变一次电流方向，从而改变变

14、压器 铁芯的磁场方向。结果就在变压器230V一边产生方波（近似）交流 电压。 实际中，开关是用两只FET管互补推挽电路构成的。 FET管的源极通 过很小电阻接地（见图3）。 SG3526的内部结构见图 2。输入电压 +Vin 可在 735V之间，用于建 立 5V的参考电压 VREF 。在输入电压低于7V时，电压保护就切断驱 动器。驱动器通过 +VC连线分别供电。由电阻RT和电容 CT （见图 3） 决定频率，在此情况下频率为50Hz。RD上的电阻在驱动器输出A和 输出 B之间引起一个固定静态时间。 这样做是为了消除当开关转换时 两个驱动器（因为是两只功率FET ）同时导通所产生的危险。 CSO

15、FTSTART脚（CSS 、脚）上的电容在电源电压开关接通或复位之 后容许输出的脉冲占空（on/off ）比缓慢上升至 48% 。“Amp ”电压 调节器在本制作中不使用， 在另外一种情况，参考电压作为控制量时， 它起着阻抗转换作用。这就保证在启动之后输出供给全占空比。 在+CS和-CS之间电压（换言之， R8上的压降）超过 100mV ，用分流 电阻 R8构成的限流器 就触发了断路程序。然而把它接地，也可以采 用外部断路控制。因为在这电路里断路和复位脚（相应为脚和） 是连在一起的，在过载或外部断开后，用软起动再次启动调制器。 几种设计意见 本制作的变压器用的是环形的，有一个230V的初级绕组

16、、两个12V 的次级绕组。 在用 110V、117V或 127V市电电压的国家的读者当然要 选配一只 200W 的变压器。若你很幸运，从废物箱中找到一只老式环 形变压器，改成两只 12V绕组并不困难。简单地，围着铁芯用绞合线 绕 10 匝，再把初级连接到市电。测量跨在新绕绕组两端的电压，然 后计算得到 12V需要绕多少匝。输出功率 200W ， 平均电流大约为10A ， 这样绞合线的横截面（ c.s.a.）应选用 1.5mm2或更大些。 重要的是两只 12V绕组的匝数要精确的相同。 如果相差一匝， 那么变 压器铁芯就会饱和，在连接有12V电池时，引起调节器“徘徊”在断 路状态。绕组的方向也同样

17、重要。在变压器安装前，把两个12V绕组 端子串联起来，初级加上230VAC 。测量跨接在次级的自由端的电压 应是 24V 。 在电路中所用的 FET应能处理 55V电压、 72A的电流，并且用 12M 的 RD-S( ON)来标示。当然，也可用另外型号的FET ，确保它们能处 理至少 40V、40A，有 RD-S( ON)不超过 50M 。通常，功率 FET也可 以并联，但要保证每一管有它自己的栅极电阻。如果你想要逆变器输 出功率大于 200W ，那么可用并联结构。在此种情况中，可适配一个 限流器，用小的分流电阻R8 ，或修改 R16-R17分压器数值就可以做 到。 用大功率的逆变器给普通灯泡

18、和卤灯泡（强力照灯）供电，会产生麻 烦。两种灯泡都呈现很低的 “冷”电阻，引起逆变器输出电压的降低， 甚至驱使断路不工作。 结果锁定在不足的电压去加热灯丝到它的正常 温度。 幸运的是，这里介绍的 200W逆变器应能供给高达150W 的灯泡。 应注意，电容 C6可以增加容量，但没有限定范围，因为电路抗拒短 路的能力是足够的。用C5也可能显著地增加软起时间，或者完全不 用它。那可能是最安全的解决办法。 比较器 IC1 监测电池电压和环境温度，将测量结果与从3526 来的 5V 参考电压相比较。 存在误差的情况， 两个开路集电极输出下拉断路控 制输入（脚）到地电位。用PTC电阻去确定关断温度。根据电

19、路的 精确类型， R6大小要做略微变更。早期Aixcom 公司逆变器样机采用 D901-D60-A40（断路温度为 60C）。也可用 60C到 80 C的温 度开关，或者 90C的温度熔断丝。虽然后者很便宜，但熔断时需要 代换。 若采用足够大的散热器，用简单的线连接就可以，而不用PTC电阻。 电压监测器在大约12V关断，改变 R1和 R5也可以适应在另外电平。 在比较器中， R2和 R4决定延时的大小，这延时为防止电源逆变器在 出现故障时自动接通。在开关接通后，参考电压缓慢地上升，其速度 取决于 C2充电时间，因而监测器经过几秒钟后才被激发。 汽车电池能供给危险的大电流。防止逆变器着火燃烧，

20、必须用 25A到 35A的汽车熔断丝加以保护。230VAC 输出电压，即使由电池产生的， 也是很危险的。 结构 印刷电路板设计表示在图4。选用单面印板，尽管其有很大的接地面 积和宽的铜箔条，但要流过变压器的大电流，必须用搪锡方法加厚。 建议从安装 AMP （fast-on ）插头（片型端头）开始，因为它们需要 很大力气才能插入电路板。不要忘记分流电阻的连线。R8应安装印 板表面，略微向上点，以有助于尽可能保持冷却。R8也可用 5W的电 阻代替。要保证所有极性元器件（晶体管、电解电容，二极管和集成 电路）的正确安装。晶体管装在散热器上，必须采用绝缘垫片。 加电调试 在进行本项制作中只需要一块万用

21、表。先从不连接变压器的逆变器开 始。把它连向试验台上的电源，调试两个保护电路 ：调节输入电压调 试电压保护电路，借助电烙铁调试温度保护电路，视需要，还要用电 位器及其它工具等。在任何情况下，输出转接到地，及在比较器正输 入端的电压降到低于负输入端的电压之下时，LED点亮。如果保护电 路呈现工作状态，就测量两个栅极上的信号。如果有误差出现，两栅 极读数为 0V。在没有误差时，示波器显示两个脉宽为10ms清晰的矩 形波信号。用万用表做相同的测量，读数为电源电压的一半。 至此调试正确，才可能接上环形变压器。这时，了解IC1 从它的插座 上移出发生什么，由于在这种情况，只能由限流器触发断路功能。如 果

22、一只普通 100W灯泡在几秒钟内不点亮，可测量断路控制（3526 的 脚 8 或 D2阳极）上的电压。如果测得小于5V，限流器和软起动时间 就不正常。 一旦灯泡点亮，就小心地检查逆变器是否短路。如果能用示波器，测 量 FET电流（跨在 R8两端电压），用R16去增加电流限制点，在所 容许的漏极电流之下提高20% 。这当然是在 230VAC 输出短路做出的。 通常，在不接负载的情况， 变压器所产生的噪声大于正常工作所期望 的大小。这是因为矩形波强烈地和快速地转换着磁场。在无负载条件 下，铁芯饱和是由变压器发出的杂乱响声所表明。用示波器测量，电 流不是依据锯齿波形向上升，而是出现尖峰（上冲）。在这种情况变 压器 12V绕组恰需要不多的匝数。如果有问题，用另外的方法，就是 选取较低 R11值，提高一点振荡频率。最终频率可取为55Hz，对于 大多数负载这不成问题，但是这电路不适合给闹钟供电。 实际结果 由于简化和成本的原因省略了电压调节环节，输出电压决定于输入电 压。作者样机输出电压被150W 的卤灯所负载，表1 所示，为输出电 压与电池电压的关系。 输出电压还取决于变压器绕组和输出电流。如 果想在 13VDC 输入有 230VAC 额定输出电压，应选用两只11V绕组的 变压器。样机所测得的最大效率为94% ，本电路是由 Dirk-proof设 计的。