本人電子愛好者,一直以來對電子電路都有濃厚的興趣,沒有太理論基礎(chǔ),就是喜歡折騰。近期喜歡搞逆變器,看過一些前輩高手的帖子,學(xué)到了不少東西。做了一個(gè)還算比較滿意的機(jī)器,現(xiàn)把制作過程分享一下。電路都是很常規(guī)的電路,都是參考的一些的前輩的,只是PCB布局花了比較多心思(自己不用會(huì)相關(guān)軟件畫原理圖,只會(huì)用CAD畫PCB的線框)。本人比較追求緊湊小巧的東西,所以我想做一個(gè)外形盡量小,效果也能達(dá)到要求機(jī)子。為了節(jié)約空間,外殼作為散熱器,最后確定機(jī)子外殼尺寸200*150*68 PCB為160*130, 60V輸入,3000W輸出,由于體積小,散熱是短板,長期滿載工作溫度稍高.以前做過硬開關(guān),尖峰無法消除,始終覺得前級管子不安全,現(xiàn)在決定使用軟開關(guān)消除流尖峰。
基本參數(shù):
1.輸入電壓:52-75V
2.輸出電壓:220V 正弦波
3.輸出功率:3000W
4.空載電流:250MA
4.前級過、欠壓,短路保護(hù)
5.后級沖擊軟壓縮,過載和短路保護(hù)
主要元件:
前級:驅(qū)動(dòng)SG3525+UCC27324 保護(hù)LM324+NE555,8只MOS管150V/7.2毫歐,雙EE55變壓器,初級并聯(lián),次級串聯(lián),推挽諧振軟開關(guān)。
整流:4只R3060G2快恢復(fù)二極管 4只450V/330UF電容,大電容的儲(chǔ)能有利于啟動(dòng)沖擊性的負(fù)載,減輕前級MOS管負(fù)擔(dān),
后級:主控EG8010+驅(qū)動(dòng)IR2113+保護(hù)LM393 單極性調(diào)制,
H橋:低頻臂用MOS管 W45NM60 MOS管壓降低,不易驅(qū)動(dòng),適合低頻工作。高頻臂用單管IGBT FGH60N60,有固定壓降,但易驅(qū)動(dòng)。
濾波:雙40鐵硅鋁磁環(huán) 電感2.5mh CBB4.7UF/630V
輔助電源:TOP225+EE19變壓器 三路輸出:15V+15V+8V
組裝完成的板
安裝外殼后
用CAD畫的PCB圖
用CAD畫的3D效果圖
打樣回來的PCB
焊接好貼片元件
埋銅堆錫
走電流的地方都加了銅線,盡量降低線路損耗
繞變壓器,三明治方式繞制,初級6圈,次級19圈,雙變壓器初級并聯(lián),次級串聯(lián),總變壓比:6:38
安裝好前級元件
硬開關(guān)模式下通電測試正常,前級空載電流0.15A 功耗9.5W,可接受范圍,MOS管DS波形比較理想
用兩個(gè)1000W的熱得快串聯(lián)測試,功率大概為1300W,在硬開關(guān)下,MOS管DS波形已出現(xiàn)很高的尖峰,此時(shí)沒任何吸收電路
DS尖峰已經(jīng)超過150V,管子耐壓是150V的,雖然此時(shí)沒燒,但還是危在旦夕,所以必須用軟開關(guān)方式,消除尖峰
由于PCB布局問題,諧振電容安裝位置是串在兩變壓器之間的,應(yīng)該效果是一樣的。在變壓器次級串入0.1歐的電阻,用作觀察電流波形,
起初只串入電容,先加了0.33UF,電流波形是很窄的接近正弦波,DS尖峰是沒有了,但頂部凹下去了,沒有觀察夠一分鐘,“嘭”的一聲,前級濾波電容就爆掉了,
但此時(shí)波形依然還在,其他的都沒壞,我又重新?lián)Q了電容,臨時(shí)焊在背面測試,重新通電,不夠10秒,電容兩個(gè)腳就燒紅了,估計(jì)是電流波紋實(shí)在太大了,趕緊斷電,加大諧振電容,通電發(fā)現(xiàn)在DS波形頂部沒有那么凹了,電容腳不紅了,但還是很燙,又加大諧振電容,諧振電容越大,電流波形周期越寬,并了4個(gè)0.33UF的時(shí)候,DS波形頂部比較平了,再繼續(xù)加大諧振電容的話,尖峰又出現(xiàn)了,等于失去效果了。無論怎么調(diào)整電容值,電流正弦波波形始終向左歪,后來加上一個(gè)小電感,波形就正多了,但還是有點(diǎn)歪。經(jīng)過調(diào)整頻率和死區(qū),使波形最理想。經(jīng)試驗(yàn),諧振后前級電容要承受非常大的電流波紋,需要采用高頻低阻的電容,且容量要足夠大,否則都會(huì)發(fā)熱爆掉。
下面是帶2500W時(shí)的電流波形,比較理想
下面帶1300W時(shí),DS波形,一點(diǎn)尖峰都沒有了,效率還是比較高的,輸入60.3*23.1=1392.93 輸出373*3.67=1368.91
1368.91/1392.93=98.2% 測量工具可能存在誤差,實(shí)際可能沒有那么高。調(diào)試過程中,前級MOS和整流管都是沒裝散熱器的,工作了10分鐘
MOS管只是微熱,變壓器有一點(diǎn)暖,整流管就比較燙了,最大的損耗就是整流管了
正面是帶2500W的DS波形和變壓器次級的電流波形,實(shí)際輸入線壓降有1V多,到逆變器端子的電壓只有58.5V了
輸入58.5*44.2=2585.7 輸出361*6.93=2501.73 2501.73/2585.7=96.7%
下圖DS波形比較理想,電流波形毛刺變大,是因?yàn)闆]有差分探頭,地線直接夾在一起引起干擾
調(diào)試完成前級,安裝好諧振元件
繞好的鐵硅鋁磁環(huán)和共模電感
安裝好全部元件
整機(jī)通電測試,正弦波出來了,整機(jī)空載電流0.22A,后級空載電流10MA左右,380A*10MA=3.8W,高頻管空載有點(diǎn)微熱,應(yīng)該屬正?,F(xiàn)象
要做好外殼散熱器,才能帶載測試后級
雕刻加工鋁外殼
加工好的鋁板
安裝