12V DC-DC逆变电源设计:50Hz正弦波输出与高效保护

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单相正弦波逆变电源是一种关键的电力转换设备,它主要负责将直流(DC)电能转换成交流(AC)电能,特别是一种能够输出标准正弦波形的交流电源。设计的核心目标是实现高效率、稳定性和可靠性。本文所述的逆变器采用12V的蓄电池作为输入源,输出电压为36V,频率锁定在50Hz,这使得它广泛应用于各种便携式电子设备,如笔记本电脑、移动医疗设备等。 设计的关键组成部分包括推挽升压电路和全桥逆变器。推挽升压电路采用SG3525芯片进行精确控制,这是一种高性能的开关稳压器,通过闭环反馈机制确保输出电压的稳定性。全桥逆变器则依赖于IR2110驱动芯片,它能实现高效的电压转换并支持SPWM(正弦脉宽调制)技术,这种技术可以提供高精度的输出电压波形。 为了进一步提升电源性能,设计中采用了电流互感器进行输出采样,形成双重反馈环路,这种结构有助于实时监测和调整输出,增强系统的动态响应和稳定性。此外,该逆变电源还具备多种保护功能,包括过载、短路、过流以及空载保护,这些保护电路可以有效地防止电源在异常条件下损坏,保障了设备的安全运行。 在控制层面,使用AD637芯片将交流电压转换为真实有效值,然后通过STC89C52单片机进行模数转换。这样做的目的是实现数字信号处理,使系统能够精确地调节输出电压,并通过液晶显示屏12864来提供友好的人机交互界面,用户可以直观地查看电压值和其他状态信息。 在效率方面,该逆变电源表现出色,输入功率为46.9W,而输出功率为43.6W,这意味着其转换效率高达93%,这对于能源管理至关重要。这款单相正弦波逆变电源凭借其高效、稳定、安全的特性,满足了现代电子设备对高质量电源的需求。
2021-04-22 上传
前些时间自己动手弄了一个24V2000W的逆变器,现已完工,来晒晒,付原理图,欢迎大家指点,提出宝贵意见,也欢迎拍砖。废话不多说,先上图 这是整机测试的照片,拍照的时候输出还处于短路状态。 输出的正弦波,看着还行,EG8010的SPWM精度不够高,波形也就这样了。另外死区时间有点长(1uS),过零点那里不太好看,为了保证管子安全,我也不去调整了。 这个是满载测试,两个热得快,2100W左右,水完全沸腾了。最大带载过3000W,10秒左右,迫于直流电源压力太大(一大电源两小电源并联)没有继续测试。调节功率限制电位器,将最大功率限制在2500W左右,即大于2500W,机器工作不到两秒就关闭输出。短路保护也是短路两秒左右就关闭输出,由于EG8010程序原因,如果此时不断电,过几秒后会重新输出。此机启动能力不错,两根1000W的太阳灯并联,启动时间一秒左右。此机设计功率在2200W左右,标题写2000W是因为直流电源最大输出电流是100A,故只能测到2200W左右,2000W长时间测试过(大于12小时),实际估计长时间2500W没啥问题。 这是满载时前级场管的D级波形。 满载时前级场管的D级波形展开。 这是逆变器空载功耗测试,从两个万用表读数可以看出,空载功耗为24.6*0.27=6.642W,空载比较小,节能,适合光伏等新能源用。 前级环形变压器特写。用65*35*25的铁氧体磁环两个叠起来,初级3T+3T,用1mm漆包线16根并绕,次级用那种多股很细的漆包线缠在一起的线绕的42T,辅助电源3T。 用了4对ixfh80n10,80A,100V,12.5毫欧的内阻。整流管是4只MUR1560,两个450V470uF的大电解。24V输入用了4个35V1000uF的日本化工电容。 后级特写,后级功率管用的是4只FQA28N50。输出电感是用52mm的铁硅铝用1.5mm的漆包线绕120T,电感量1mH,电容是两只4.7uF的安规。后面调试的时候已经将后级高频臂换成两只FQL40N50,低频臂是两只FQA50N50 短路测试。机器短路保护灵敏,经过多次短路(短路开机、空载短路、满载短路、带载短路),前后一共应该上百次了,机器仍然安全工作,逆变器输出端子上接的两条引线都炸的伤痕累累,镊子也是。 以下是电路部分: 前级DC-DC功率板电路,常规推挽。 前级DC-DC驱动原理图。有欠压、过压、过流保护,过流保护用检测管压降实现。电路也是常规SG3525+LM393。 后级DC-AC原理图,采用的是常规电路,没有什么新颖的地方,唯一就是加入了高压检测电路。即直流高压大于240V时辅助电源才接通,后级开始工作。调试的时候还增加了辅助电源下降时关掉SPWM驱动的电路,防止当辅助电源降低而高压直流还较高时因为功率管驱动不足引起的炸管事故,增加这个功能后就可以安全的短路关机了。 SPWM驱动板电路,EG8010+IR2110,用检测管压降作为短路保护。