一款600W正弦波逆變器設計制作的全流程(一)

正弦波逆變器是我們業(yè)界常用的逆變器產(chǎn)品，如何設計制作一臺實(shí)用性強、價(jià)廉物美的正弦波逆變器，一直是廣大電子產(chǎn)品愛(ài)好者所關(guān)注的。最近，筆者花了近一個(gè)月的時(shí)間，制作了這臺600W的正弦波逆變器，下面簡(jiǎn)單介紹下設計制作的全過(guò)程。

該600W的正弦波逆變器的主要特點(diǎn)：

　　SPWM的驅動(dòng)核心采用了單片機SPWM芯片，TDS2285,所以，SPWM驅動(dòng)部分相對純硬件來(lái)講，比較簡(jiǎn)單，制作完成后要調試的東西很少，所以比較容易成功。

　　所有的PCB全部采用了單面板，便于制作，因為很多愛(ài)好者都會(huì )自已做單面的PCB,有的用感光法，有點(diǎn)用熱轉印法等，這樣就不用麻煩PCB廠(chǎng)家，自已在家里就可以做出來(lái)，當然，主要的目的是省錢(qián)。

　　該機所有的元件及材料都可以在淘寶網(wǎng)上買(mǎi)到。如果PCB沒(méi)有做錯，如果元器件沒(méi)有問(wèn)題，如果你對逆變器有一定的基礎，包你制作成功，當然，里面有很多東西要自已動(dòng)手做的，可以盡享自已動(dòng)手的樂(lè )趣。

　　功率只有600W,一般說(shuō)來(lái)，功率小點(diǎn)容易成功，既可以做實(shí)驗也有一定的實(shí)用性。

　　下面是樣機的照片和工作波形：

　　一、600W正弦波逆變器電路原理：

　　該逆變器分為四大部分，每一部分做一塊PCB板。分別是“功率主板”、“SPWM驅動(dòng)板”、“DC-DC驅動(dòng)板”、“保護板”。

　　1.功率主板：

　　功率主板包括了DC-DC推挽升壓和H橋逆變兩大部分。

　　該機的BT電壓為12V,滿(mǎn)功率時(shí)，前級工作電流可以達到55A以上，DC-DC升壓部分用了一對190N08,這種247封裝的牛管，只要散熱做到位，一對就可以輸出600W,也可以用IRFP2907Z,輸出能力差不多，價(jià)格也差不多。主變壓器用了EE55的磁芯，其實(shí)，就600W而言，用EE42也足夠了，我是為了繞制方便，加上EE55是現存有的，就用了EE55.關(guān)于主變壓器的繞制，下面再詳細介紹。前級推挽部分的供電采用對稱(chēng)平衡方式，這樣做有二個(gè)好處，一是可以保證大電流時(shí)的二個(gè)功率管工作狀態(tài)的對稱(chēng)性，保證不會(huì )出現單邊發(fā)熱現象；二是可以減少PCB反面堆錫層的電流密度，當然，也可以大大減小因為電流不平衡引起的干擾。高壓整流快速二極管，用的是TO220封裝的RHRP8120,這種管子可靠性很好，我用的是二手管，才1元錢(qián)一個(gè)。高壓濾波電容是470uf/450V的，在可能的情況下，盡可能用的容量大一些，對改善高壓部分的負載特性和減少干擾都有好處。

　　H橋部分用的是4個(gè)IRFP460,耐壓500V,最大電流20A,也可以用性能差不多的管子代替，用內阻小的管子可以提高整機的逆變效率。H橋部分的電路采用的常規電路。

　　下面是功率主板的PCB截圖，長(cháng)寬為200X150MM，因為這部分的電路比較簡(jiǎn)單，所以，我沒(méi)有畫(huà)原理圖，而是直接畫(huà)了PCB圖。

　　2. SPWM驅動(dòng)板

　　和我的1KW機器一樣，SPWM的核心部分采用了張工的TDS2285單片機芯片。關(guān)于該芯片的詳細介紹，可以看我以前的貼子：http://bbs.dianyuan.com/topic/563779,這里不詳說(shuō)了。U3,U4組成時(shí)序和死區電路，末級輸出用了4個(gè)250光藕，H橋的二個(gè)上管用了自舉式供電方式，這樣做的目的是簡(jiǎn)化電路，可以不用隔離電源。

　　因為BT電壓會(huì )在10-15V之間變化，為了可靠驅動(dòng)H橋，光藕250的圖騰輸出級工作電壓一定要在12-15之間，不能低于12V,否則可能使H橋功率管觸發(fā)失敗。所以，這里用了一個(gè)MC34063（U9），把BT電壓升至15V（該升壓電路由鐘工提供），實(shí)驗證明，這方式十分有效。

　　整個(gè)SPWM驅動(dòng)板，通過(guò)J1,J2插口和功率板接通，各插針說(shuō)明如下：

　　J2:

　　2P-4P; 7P-9P; 13P-15P; 18P-20P 分別為H橋4個(gè)功率管的驅動(dòng)引腳。

　　23P-24P為交流穩壓取樣電壓的輸入端。

　　J1:

　　1P為2285輸出至前級3525第10P的保護信號連接端，一旦保護電路啟動(dòng)，2285的12P輸出高電平，通過(guò)該接口插針到前級3525的10P,關(guān)閉前級輸出。

6P-7P-8P為地GND.

　　9P接保護電路的輸出端，用于關(guān)閉后級SPWM輸出。

　　10P-11P接BT電源。

　　下面是SPWM驅動(dòng)板的電原理圖和PCB截圖：

　　SPWM驅動(dòng)板原理圖 :

　　3.DC-DC驅動(dòng)板

　　DC-DC升壓驅動(dòng)板，采用的是很常見(jiàn)的線(xiàn)路，用一片SG3525實(shí)現PWM的輸出，后級用二組圖騰輸出，經(jīng)實(shí)驗，如果用一對190N08,圖騰部分可以省略，直接用3525驅動(dòng)就夠了。因為這DC-DC驅動(dòng)板，和我的1000W機上的接口是通用的，所以有雙組輸出，該機上只用了一組。板上有二個(gè)小按鈕開(kāi)關(guān)，S1,S2,S1是開(kāi)機的，S2是關(guān)機的，可以控制逆變器的啟動(dòng)和停機。

　　這驅動(dòng)板，是用J3,J4接口和功率板相連的，其中J3的第1P為限壓反饋輸入端。

　　下面是DC-DC升壓驅動(dòng)電路圖和PCB截圖：

　　DC-DC驅動(dòng)板原理圖：

　　4.保護板

　　我這次沒(méi)有做保護板，有如下原因：首先是沒(méi)有保護板該機也可以工作，加上這段時(shí)間比較忙，所以，保護板就拉下了；其次是：我這次公布的功率主板，是后來(lái)經(jīng)修正過(guò)的，保護板上的接口也做了改動(dòng)，而我的樣機用的是沒(méi)有修正過(guò)的PCB板，即便是做了保護板，也插不上去。我倒是希望有朋友如果用我的PCB文檔去廠(chǎng)家打樣，不要忘記，多給我打一套，寄給我，我就可以根據新的功率主板來(lái)畫(huà)保護板了。