方波逆变器的制作方法

本文依据逆变电源的基本原理，利用对现有资料的分析推导，提出了一种方波逆变器的制作方法并加以调试。

　　1系统基本原理

　　本逆变电源输入端为蓄电池(+12V，容量90A·h)，输出端为工频方波电压(50Hz，310V)。其结构框图如图1所示。

　　

　　目前，构成DC/AC逆变的新技术很多，但是考虑到具体的使用条件和成本以及可靠性，本电源仍然采用典型的二级变换，即DC/DC变换和DC/AC逆变。首先由DC/DC变换将DC 12V电压逆变为高频方波，经高频升压变压器升压，再整流滤波得到一个稳定的约320工字电感器V直流电压;然后再由DC/AC变换以方波逆变的方式，将稳定的直流电压逆变成有效值稍大于220V的方波电压;再经LC工频滤波得到有效值为220V的50Hz交流电压，以驱动负载。

　　2DC/DC变换

　　由于变压器原边电压比较低,为了提高变压器的利用率,降低成本,DC/DC变换如图2所示，采用推挽式电路，原边中心抽头接蓄电池，两端用开关管控制，交替工作，可以提高转换效率。而推挽式电路用的开关器件少,双端工作的变压器的体积比较小,可提高占空比,增大输出功率。

　　

　　双端工作的方波逆变变压器的铁心面积乘积公式为

　　AeAc=Po(1+η)/(ηDKjfKeKcBm)(1)

　　式中：Ae(m2)为铁心横截面积;

　　Ac(m2)为铁心的窗口面积;

　　Po为变压器的输出功率;

　　η为转换效率;

　　δ为占空比;

　　K是波形系数;

　　j(A/m2)为导线的平均电流密度;

　　f为逆变频率;

　　Ke为铁心截面的有效系数;

　　Kc为铁心的窗口利用系数;

　　Bm为最大磁通量。

　　变压器原边的开关管S1和S2各采用IRF32055只并联，之所以并联，主要是因为在逆变电源接入负载时，变压器原边的电流相对较大，并联可以分流，可有效地减少开关管的功耗，不至于造成损坏。

　　PWM 控制电路芯片SG3524，是一种电压型开关电源集成控制器,具有输出限流,开关频率可调,误差放大,脉宽调制比较器和关断电路,其产生PWM方波所工字电感器需的外围线路很简单。当脚11与脚14并联使用时,输出脉冲的占空比为0～95%,脉冲频率等于振荡器频率的1/2。当脚10(关断端)加高电平时,可实现对输出脉冲的封锁,与外电路适当连接,则可以实现欠压、过流保护功能。利用SG3524内部自带的运算放大器调节其输出的驱动波形的占空比D，使 D>50%，然后经过CD4011反向后，得到对管的驱动波形的D<50%，这样可以保证两组开关管驱动时，有共同的死区时间。3DC/AC变换

　　如图3所示，DC/AC变换采用单相输出，全桥逆变形式，为减小逆变电工字电感源的体积，降低成本，输出使用工频LC滤波。由4个IRF740构成桥式逆变电路，IRF740最高耐压400V，电流10A，功耗125W，利用半桥驱动器IR2110提供驱动信号，其输入波形由SG3524提供，同理可调节该 SG3524的输出驱动波形的D<50%，保证逆变的驱动方波有共同的死区时间。

　　

　　IR2110是IR公司生产的大功率MOSFET和IGBT专用驱动集成电路，可以实现对MOSFET和IGBT的最优驱动，同时还具有快速完整的保护功能，因而它可以提高控制系统的可靠性，减少电路的复杂程度。

　　IR2110 的内部结构和工作原理框图如图4所示。图中HIN和LIN为逆变桥中同一桥臂上下两个功率MOS的驱动脉冲信号输入端。SD为保护信号输入端，当该脚接高电平时，IR2110的输出信号全被封锁，其对应的输出端恒为低电平;而当该脚接低电平时，固定电感器价格IR2110的输出信号跟随HIN和LIN而变化，在实际电路里，该端接用户的保护电路的输出。HO和LO是两路驱动信号输出端，驱动同一桥臂的MOSFET。

　　

　　IR2110的自举电容选择不好，容易造成芯片损坏或不能正常工作。VB和VS之间的电容为自举电容。自举电容电压达到8.3V以上，才能够正常工作，要么采用小容量电容，以提高充电电压，要么直接在VB和VS之间提供10～20V的隔离电源，本电路采用了1μF的自举电容。

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