去年開(kāi)始,就想做一款自已認(rèn)為滿意一點(diǎn)的逆變器,由于種種原因,一直沒(méi)有動(dòng)手。今年終于花了點(diǎn)時(shí)間,做出來(lái)了。從設(shè)想到完工,前后花了約二個(gè)多月時(shí)間。前級(jí)還是用推挽框架,后級(jí)用單級(jí)性調(diào)制的H橋,均屬于常規(guī)線路。可能是年紀(jì)的原因,我現(xiàn)在不太喜歡很復(fù)雜的線路,所以在電路設(shè)計(jì)時(shí)盡量減少元器件的數(shù)量,用盡可能簡(jiǎn)單的線路來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的功能。下面先上圖:
前級(jí)推挽采用對(duì)稱布局,有利于大電流的灌入和回流,前級(jí)MOS管配置有二種方案,一種是推挽每邊用IRFP4668二個(gè),還有一種是每邊用IXTQ96N20四個(gè)。
驅(qū)動(dòng)卡也有二種方案,一種是用SG3525加MIC4452專驅(qū),輸出電流12A;另一種是用SG3525加D1804+B1204,輸出電流8A,當(dāng)然,第二種驅(qū)動(dòng)成本比較低。見(jiàn)下圖:
為了便于實(shí)驗(yàn),輸出頻率和死區(qū)時(shí)間做成用電位器可調(diào)的方式。本機(jī)前級(jí)開(kāi)關(guān)頻率調(diào)到40KHZ,死區(qū)時(shí)間約在1-1.2US為最佳。驅(qū)動(dòng)卡左邊的一個(gè)小8腳芯片是一個(gè)單片機(jī),用于電源管理和溫度管理:檢測(cè)輸入電壓的高低,做過(guò)壓欠壓保護(hù)。檢測(cè)后級(jí)H橋工作溫度,驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇開(kāi)關(guān)和過(guò)溫保護(hù)。
前級(jí)還是采用諧振準(zhǔn)軟開(kāi)關(guān)模式,在調(diào)試到位的情況下,前級(jí)MOS管的VDS波形非常干凈,幾乎沒(méi)有尖峰,有利于提高開(kāi)關(guān)管的安全性。下圖是前級(jí)VDS波形:
變壓器采用單個(gè)EE55/21的方式,初級(jí)用銅帶繞4+4,次級(jí)28圈,變比1:7,因?yàn)檫@款機(jī)器是用鋰電池供電的,所以,輸入電壓為50V,變比取得比較低。
后級(jí)開(kāi)關(guān)管用FGH60N60四個(gè),驅(qū)動(dòng)卡SPWM芯片用愛(ài)派爾APR9019,該芯片的特點(diǎn)的是穩(wěn)定性很好,不容易受干擾。且有很多檢測(cè)功能,可以檢測(cè)輸入電壓,輸出電壓,工作溫度,還有短路狀態(tài)檢測(cè)功能,可以簡(jiǎn)化后級(jí)短路保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。因?yàn)橛肧O16封裝,所以手功焊接比較方便。輸出驅(qū)動(dòng)用SLM2110,是國(guó)產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)片。
本機(jī)用一個(gè)獨(dú)立的輔助電源,主芯片是TOP104或者TOP204,所以電路非常簡(jiǎn)單。輸出分為二路,一路12.5V供前級(jí)驅(qū)動(dòng)卡用,另一路15.5V供后級(jí)驅(qū)動(dòng)卡用,用于驅(qū)動(dòng)后級(jí)IGBT。
整機(jī)經(jīng)認(rèn)真調(diào)試后,效率情況如下:
500W輸出時(shí)約95%
1000W輸出時(shí)約94-94.5%
1900W輸出時(shí)約93.5-94%
現(xiàn)在是發(fā)熱點(diǎn)主要是二個(gè)地方,一個(gè)是后級(jí)H橋高頻臂,還有一個(gè)是變壓器。如果在這二個(gè)地方再做點(diǎn)優(yōu)化工作,可能效率還有提升的空間。前級(jí)MOS管和快速二極管發(fā)熱很低。
下面是調(diào)試時(shí)拍的圖片: