600W正弦波逆变器制作详解—包括全部PCB资料(1)

600W正弦波逆变器制作详解

献给像我一样的逆变器初学者

自从我公布了1KW正弦波逆变器的制作过程后,有不少朋友给我发来信息,提出这样那样的问题,其中很多人都是像我一样的初学者。为了让大家更清楚直观地了解逆变器的制作过程,我又花费近一个月的时间,制作了这台600W的正弦波逆变器。

该机有如下特点: 

1.SPWM的驱动核心采用单片机SPWM芯片TDS2285,所以SPWM驱动部分相对于纯硬件来说比较简单,制作完成后要调试的东西很少,所以比较容易成功。

2.所有的PCB全部采用单面板,便于大家制作。因为很多爱好者都会自已做单面的PCB,有的用感光法,有的用热转印法等,这样就不用麻烦PCB厂家了,自己在家里就可以做出来。当然,主要的目的是省钱,现在的PCB厂家太牛了,有点用不起(我是万不得已才去找PCB厂家的)。 

3.该机所有的元件及材料都可以在淘宝网上买到,有了网购真的很方便,快递送到家,你要什么有什么。 如果PCB没有做错,如果元器件没有问题,如果你对逆变器有一定的基础,我包你制作成功。当然,里面有很多东西要自己动手做,你可以尽享自己动手的乐趣。

4.功率只有600W,一般说来,功率小一点容易成功,既可以做实验也有一定的实用性。

下面是样机的照片和工作波形:

一、电路原理

该逆变器分为四大部分。每一部分做一块PCB板,分别是功率主板、SPWM驱动板、DC-DC驱动板、保护板。 

1.功率主板

功率主板包括DC-DC推挽升压和H桥逆变两大部分。

该机的BT电压为12V,满功率时,前级工作电流可以达到55A以上,DC-DC升压部分用了一对190N08,这种247封装的场效应管,只要散热做到位,一对就可以输出600W。DC-DC升压部分也可以用IRFP2907Z,与190N08相比,输出能力差不多,价格也差不多。

主变压器用EE55的磁芯,其实,就600W而言,用EE42也足够了。我是为了绕制方便,加上我有EE55,就用了EE55。

关于主变压器的绕制,下面再详细介绍一下。

前级推挽部分的供电采用对称平衡方式,这样做有二个好处:一是可以保证大电流时,二个功率管工作状态的对称性,保证不会出现单边发热现象;二是可以减少PCB反面堆锡层的电流密度,当然,也可以大大减小因为电流不平衡引起的干扰。

高压整流快速二极管,用的是TO220封装的RHRP8120,这种二极管的可靠性很好。我用的是二手管,才1元钱一个。

我使用的是470uf/450V高压滤波电容,我认为在可能的情况下,用容量大一些的电容更好,因为它对改善高压部分的负载特性和减少干扰都有好处。

H桥部分用的是4个IRFP460,耐压500V,最大电流20A,也可以用性能差不多的管子代替,用内阻小的管子可以提高整机的逆变效率。H桥部分的电路采用的是常规电路。

下面是功率主板的原理图和PCB截图:

2. SPWM驱动板

和我的1KW机器一样,SPWM的核心部分采用了张工的TDS2285单片机芯片。

U3,U4组成时序和死区电路,末级输出用4个250光耦,H桥的二个上管用自举式供电方式,这样做的目的是简化电路,可以不用隔离电源。因为BT电压会在10-15V之间变化,为了可靠驱动H桥,250光耦的图腾输出级工作电压一定要在12V-15V之间,不能低于12V,否则可能使H桥功率管触发失败。所以,这里用了一个MC34063(U9),把BT电压升至15V(该升压电路由钟工提供),实验证明,这个方式十分有效。

整个SPWM驱动板,通过J1,J2插口和功率板接通,各插针说明如下:

J2:2P-4P; 7P-9P; 13P-15P; 18P-20P 分别为H桥4个功率管的驱动引脚。    

23P-24P为交流稳压取样电压的输入端。 

J1:1P为2285输出至前级3525第10P的保护信号连接端,一旦保护电路启动,2285的12P输出高电平,通过该接口插针到前级3525的10P,关闭前级输出。

6P-7P-8P为地GND。9P接保护电路的输出端,用于关闭后级SPWM输出。

10P-11P接BT电源。

下面是SPWM驱动板的电原理图和PCB截图:

3.DC-DC驱动板

DC-DC升压驱动板,我采用的是很常见的线路,用一片SG3525实现PWM的输出,后级用二组图腾输出。经实验,如果我用一对190N08,图腾部分可以省略,直接用SG3525驱动就够了。因为这个DC-DC驱动板,和我的1000W机上的接口是通用的,所以有双组输出,该机上只用了一组。板上有二个小按钮开关:S1,S2。S1是开机的,S2是关机的,可以控制逆变器的启动和停机。

这个驱动板是用J3,J4接口和功率板相连的,其中J3的第1P为限压反馈输入端。   

下面是DC-DC升压驱动电路图和PCB截图:

4.保护板   

这次我没有做保护板,首先是因为没有保护板该机也可以工作,加上我这段时间比较忙,所以我就没做保护板了;其次是因为我这次公布的功率主板是修正过的,保护板上的接口做了改动,而我的样机用的是没有修正过的PCB板,所以即便是做了保护板,也插不上去。我倒是希望有朋友如果用我的PCB文档去厂家打样,不要忘记多给我打一套,寄给我,我就可以根据新的功率主板来画保护板了。

下面是保护部分的电路图,是我学习了钟工公布的3000W上用的保护电路变化而来的。  

下面是600W整机的全部PROTEL99数据包。