逆变器自己制作过程大全

  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的线的次级绕组用φ0.8的线层。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，还需要注意将线绕平整，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。

  做24V输入的，EE55，初级4T4T，单边用1.0的线T，单边用1.0的线T，单边用1.0的线的漆包线T。

  原理图弄完了Hale Waihona Puke Baidu下面开始PCB布局布线W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。

  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，能做到很小的体积，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。

  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。

  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。

  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，还可当作家用，即停电时使用蓄电池给家用电器供电。使用起来更便捷，并且本逆变器空载小，效率高，节能环保。

  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

  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2T2T，用φ0.8的线的线 SPWM驱动板原理图

  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OK。

  DC-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。

  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，就能开始布局布线了。这个原理图是我这次做的机器的依据。这次的机器整体的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？反正我是很喜欢。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。

  下面我们应该把这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。

  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，大概就是这一个道理吧。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。

  DC-DC驱动芯片使用SG3525，关于该芯片的详细情况就不多介绍了。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。

  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，这样有助于减小漏感，并且两个绕组很对称。

  以同样的办法，然后初级的第二层。抱歉，这里手不是很空，也没记住，就没拍照片了。接下来就是要焊接初级的另外两个电极了。具体怎么搞的请看图2.9所示。最后一个画面是焊接好的效果图。

  SPWM采取了专用芯片EG8010产生。EG8010还是挺好用的，虽然精度差些，但是也没什么其他不好的，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，且价格还比TLP250光耦便宜些，性能也不错，我很喜欢的就是IR2110有SHUT_DOWN引脚，内部有D触发器，在做保护时，能做成逐个周期限流。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不难发现，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，挺麻烦，并且反激电源并不好做。

  从原理图上能够准确的看出，给前级驱动板供电，采用了电压变换电路，输入为12V时，为了能够更好的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。

  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。

  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。

  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。

  初级搞完了，粘好胶带，继续绕次级。由于后面的比较简单，所以就没拍照了，有问题的再问。最后需要把两个次级连起来，注意里面的次级的同名端和外面次级的异名端相连，不能错。有电感表的，分别测两个次级的电感，两个次级串联好后，电感是两个次级单独的电感之和才对，否则就错了。比较可惜的是连绕好的变压器我都忘拍照了，现在变压器正在享受“油浴”（浸绝缘漆），我就不去打扰它了，等泡好漆干了再补照片。

  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，个人觉得，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，是可完全的。

  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。

  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，浪费了一些漆包线根这个长度的漆包线 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2T2T，单边用1.0的漆包线A的电流没问题了。次级1根1.0的漆包线的漆包线T。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。

  从原理图中能够准确的看出，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，可以再一次进行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。