12V1000W通用纯正弦波逆变器（原理图+PCB源文件）-电路方案

前言: 美国Vicor公司是现时世界最大的高密度电源模块生产商, 同时也是全球唯一能以零电压、零电流技术大批量生产电源模块的厂家。Vicor电源模块包括DC-DC、AC-DC电源模块,隔离、非隔离电源模块转换器。其中VICOR公司电源模块的核心技术是 “零电流”开关，它使变换器的工作频率达到 了1MHz,效率大于80%。 通用正弦波逆变器功能概述: 本逆变器可设计成12V、24V、36V、48V这几种输入电压，12V输入时功率可长时间达到1000W。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、12V、24V、36V、48V通用。 2、12V输入可长时间带载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。 几种电压通吃是可以实现的，只需要改少量参数，就可以，PCB、原理图都是通用的。 12V输入时可以长时间带载1200W，已经超越了设计目标。 12V输入时最高效率为92%，也超越了设计目标。 机器短路保护也是相当灵敏，多次短路（空载短路，带载短路，短路开机），均没有损坏机器，连保险都没烧一个。 演示视频: 设计部分: 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。我比较喜欢用20KHz左右的频率，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，不过这个关系不大。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。下面就是DC-DC驱动电路原理图。 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，8只功率管每只管子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，建议换成LM2576。我这次弄的时候也会用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，耐压值经验选择为输入最高电压*2.4，即当12V的机器，输入电压最该为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搞没的。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，乖乖选择耐压高些的MOS。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，没啥问题的。 下面是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跟并绕，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48