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正波逆变器
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全硬件纯正弦逆变器制作教程
注:此文章参考了部分电源网老寿老师和老矿石老师的研究成果
做一个纯正弦逆变器,这个想法9个月之前就有了.做个逆变器,高频的,效率高,体积小.前级肯定用SG3525或者TL494做的推挽升压,这没啥选择,关键是后级,它决定输出波形是方波还是正弦波. 输出正弦波的后级需要SPWM技术,肯定很多人的第一想法是使用单片机.的确,使用单片机的好处不少:SPWM波精度高,输出正弦波波形好,稳压精度高,方便加入电压指示功能等,单片机确实非常适合工业量产.但是对于咱们玩家,可不是这样了.单片机不是人人可以掌握的,即便掌握,像我这种只会做电子钟红外遥控之类的初级玩家也很难写出好的SPWM程序.因此,我考虑了全硬件方案.
高频前级（原理分析）
在HIFI界，有一句话说前级出声后级出力，同样在逆变界，有前级出功率后级出波形之说。一个好的前级是多么的重要，是确保足够功率输出的保证。
这就是前级电路图啦~
电路采用了光藕隔离反馈,工作在准闭环模式.轻载或者空载时,由于变压器漏感,输出可能超压,容易穿后级和电容.此时占空比减小输出降低,实测在空载时占空比很小很小,这大概是空载电流小的原因吧（空载电流神一般的~60mA~）.
当负载变大后,电路逐渐进入开环模式,以确保足够的电压和功率输出.
注：本图根据老矿石的作品修改
全硬件纯正弦后级（原理分析）
老寿老师很久之前就弄过全硬件了，他的方案有SG3525和lm393两种，前者简单，但是最大占空比低（母线电压利用率低），后者最大占空比理论上可以弄到<font color="#0% （实际也很高）但是电路有点复杂，而且需要双电源供电。我把它们融合了一下，得到了自己的电路。
这是后级的框图
本电路优点:
1.电路极简单,可能为世界上最简单的分立SPWM电路
2.单电源宽电压供电(10V-30V)
3.输出最大占空比高,仿真时最大占空比已经接近<font color="#0%.这将导致母线电压利用率高,母线电压<font color="#0V就足够产生<font color="#0V的工频正弦交流电.
4.隔离输出,受外围电路干扰少
本电路没有使用稳压反馈,故稳压功能全靠前级完成.前级一般由SG3525或者TL494组成,稳压功能不用可惜了.
看本图,由于使用了虚拟双电源,因此单电源供电即可,省略一个辅助电源变压器.
再看驱动板电路图(红圈里的内容是修改过的部分):
麻雀虽小,五脏俱全.
如图,LM7809将电池电压降为稳定的<font color="#V,这使得电路可以在宽电源(10V-30V)情况下工作,左上角红圈里的<font color="#N5551和<font color="#N5401等元件组成了虚拟双电源,将正<font color="#V变成正负<font color="#.5V的双电源.
NE555及周边元件组成频率约为<font color="#KHz的高线形度三角波振荡器,如图,在NE555的<font color="#和<font color="#脚可以得到在<font color="#V和<font color="#V之间运动的三角波.
IC1为LM324,IC1A及周边元件组成<font color="#Hz工频正弦振荡器,产生幅度<font color="#.5V的正弦波(对于产生的虚地),圈一电位器将这个正弦波幅度分压到<font color="#.5V.IC1B和IC1C及周边元件组成精密整流电路,将正弦波变成<font color="#V幅值的馒头波.这个馒头波要去和NE555的三角波比较,三角波和馒头波的幅值虽然向同,都是<font color="#V,但是这个馒头波的最低电位比三角波的高<font color="#.5V.因此,IC1D及周边元件组成减法电路,将馒头波整体下调<font color="#.5V,这样三角波和馒头波就可以比较了.LM393B进行比较工作,产生同相位的SPWM波,此波与LM393A组成的正弦波-方波转换器输出的同步方波送入CD4081等组成的编码电路进行编码,产生最终驱动功率管的SPWM信号.两个<font color="#K电阻和<font color="#P电容用于产生死区于高频臂.SPWM1和SPWM2用于驱动高频臂，<font color="#HZ1和<font color="#HZ2用于驱动工频臂。
本电路设计巧妙的地方之一就是虚地和实地的转换.LM393A之前电路是工作在虚地状态的,而LM393之后的电路却变成了实地.因为<font color="#.5V的交流(对于虚地)对于实地来说是个<font color="#V的脉冲.LM393B周边电路也是类似原理.
然后看H桥电路图（红圈里的内容是修改过的部分）:
后级是很普通的，没啥创新。下臂的IRFP460采用光藕直接驱动,上臂的IRFP460采用自举电容+光藕驱动.工作原理简述:当下臂导通时,高频桥的功率管的中点相当于接地,此时<font color="#0uF的自举电容通过FR107和下臂管充电,当下臂管关断上臂导通时,220uF电容与地隔离,当TLP250内部三极管导通后,相当于给上臂管的GS之间施加一个电压,因此上臂管可以在与之对应TLP250的控制下导通和关断.
<font color="#mH电感和一个<font color="#0V 1uF电容用来完成高频滤波的任务,把高频SPWM方波变成<font color="#Hz的正弦波.
三、整机组装和元件选择
整机可以分两块板做，一块是后级的SPWM板（控制板），推荐使用热转印法制作一个PCB，因为用万用板难度实在太大。另一块是前级和后级H桥（功率管），用一块大万用板做。SPWM板插在功率板上。
我的万用板布局（制作时摆出来的，仅供参考）：
这是实物：
首先绕制变压器。变压器的绕法很讲究的，绕不好会导致漏感大炸前级功率管，乱绕更是做死……..变压器采用EE55磁芯和骨架，初级<font color="#+2，次级<font color="#，辅助绕组<font color="#。
绕制方法如下：
& &在磁芯上绕<font color="#匝，也就是一层次级，用<font color="#mm的漆包线，然后用绝缘胶袋包好包紧。
& & 绕次级，用<font color="#.8mm的漆包线<font color="#根并绕，绕两个<font color="#匝，然后用胶带包上
& & 绕下一层次级（<font color="#匝），然后用胶带包上
& & 绕下剩下次级（<font color="#匝）
& & 绕辅助绕组，然后用胶带包上
& & 清洁磁芯的对接面然后插入磁芯，用胶带固定之
绕好之后要进行漏感测试，测试方法是短路高压绕组然后测初级电感即是漏感，如果漏感太大要重绕变压器，漏感不要超过<font color="#uH!
然后在万用板上搭建前级（前级那张电路图的全部）。前级的图腾柱三极管选用<font color="#50\8550或者D669\B649对管（我用后者），功率管为了避免过大损失，先俩IRF3205做调试。后级的整流二极管选用耐压〉<font color="#0V电流<font color="#A以上的快恢复二极管，我选用的型号是MUR1560T，此外还可以使用MUR860T、MUR8120等二极管，实在不行用HER607代替得了（输出功率受影响）。<font color="#25边上的电位器是调前级频率的，先调到<font color="#.8K，以后愿意可以微调以获得最佳效率。反馈那个电位器是调空载或者轻载时电压反馈的，调到<font color="#.16K，这样空载电压被限制在<font color="#0V左右，对于电容和后级功率管安全的（当前后级联机后，后级的AC滤波部分会消耗一小部分功率，这个电压会被拉低，先不用考虑）。那个<font color="#0V0.22uF的无极性电容不可不装，它的作用是滤去母线上的各种干扰信号，保障后级H桥可靠工作。和电池并联的那个<font color="#000uF（<font color="#mF）电容不可不装，否则不出功率。至于那个<font color="#0V470uF电容先不用装，为了避免电击。
最后可以试机了，对于第一次试机的同志，简易串灯泡（<font color="#V20W），以避免损失。如果通电后灯泡一直亮，那说明短路啦，赶紧断电检查。如果灯泡只在通电瞬间亮一下，那说明基本没问题，可以直接接电瓶了，测试空载电流（小于<font color="#0mA）母线电压（<font color="#0V左右）和辅助电源电压（<font color="#V），如果都符合，那就进行加载测试。找个<font color="#0W白炽灯，接在母线和后级地之间。通电，观察功率管的温度，如果升温过快严赶紧断电，找出原因，如果微热或者压根不升温，那就说明前级成功了，开始弄后级控制板（SPWM板）吧~
SPWM板强烈推荐使用热转印制作PCB（此PCB包括第二张电路图和后级H桥的TLP250、FR107、<font color="#0欧电阻、<font color="#0uF电容），洞洞板焊出来估计得要命……首先焊好所有元件，然后用示波器查看A点波形,调节IC1A下面的电位器，使波形最好振幅最大；再.调整圈<font color="#电位器使其滑动端(B)对虚地有<font color="#V幅值(对虚地)的正弦波脉冲,此时在C点可以看到幅值<font color="#V频率<font color="#0Hz的馒头波(对虚地)；调整圈<font color="#电位器,是其滑动端对地(实地)有<font color="#.5V电压,绕后用示波器同时观察三角波和减法电路输出的馒头波，调节圈<font color="#电位器和圈<font color="#电位器使三角波和馒头波在同一范围内，即三角波能包住馒头波，馒头波还可以“在三角波里顶天立地”，再测试F输出的<font color="#Hz脉冲方波，在LM393B的输出端应该可以测到SPWM脉冲。最后测试SPWM1、SPWM2、<font color="#HZ1和<font color="#HZ2的波形，应为下图：
看到它，就说明基本成功了。
最后弄后级H桥。
弄之前先把后级的AC滤波磁环弄好，用<font color="#mm漆包线在内径<font color="#mm的铁硅铝磁环上绕<font color="#匝，线长约<font color="#.5m。绕好之后电感在<font color="#0uH以上的都能用。（友情提示：绕该磁环一定要带上手套，否则你的手会被勒出血泡！我是受害者啊！）
把功率板上的后级H桥的功率管、AC滤波LC装好，这里我们使用IRFP460LC组成H桥。再装上装好之后H桥先不接母线高压，而接辅助电源的<font color="#V！有的同志可能会问这是为什么，我这么做是为了减小损失。。。。。。。上电之后测AC滤波器输出，什么？是方波？！没事儿，临时在输出加个<font color="#0欧的负载立马变正弦波了。如果正常的话H桥就直接接母线了，在输出那里加<font color="#个并联的<font color="#0K1W电阻做假负载（这机器是单极性调制，空载输出方波…..），以输出正弦波。改变电路后的初次上电一定要串灯！！！不然功率管炸烂你家！！！有高压探头的朋友可以看看输出波形，我是拿变压器降压后看的，过零点波形有点屎……没办法，电路缺陷…….不过影响不大……..
得到正弦波之后，不串灯泡，测空载电流，在<font color="#0mA 之下可以接受，我的是<font color="#0mA。
加点负载玩吧，用灯泡、变压器、手机充电器（闲置的）、电动机之类的，同时关注前级功率管升温，据我观察后级H桥升温困难…………
这些都弄好之后，可以换上前级的牛管了------IRFP2907。IRFP2907，场管中的战斗机哦耶！又一个纯正弦逆变器诞生啦~
四、我研制纯正弦逆变器的历史
<font color="#、<font color="#10年<font color="#月，看见<font color="#5可以做D类放大器之后尝试用它做SPWM调制，失败
<font color="#、<font color="#11年<font color="#月中，在电源网上看到纯正弦逆变器做得如火如荼，我再次准备制作
<font color="#、<font color="#11年<font color="#月中，成功打造<font color="#前级，<font color="#0W，欲仿制电源网老寿的<font color="#5+393纯正弦方案，但是由于时间紧迫，最后只好以方波后级收场….
<font color="#、<font color="#11年<font color="#月初，我开始准备弄<font color="#5+393的SPWM的PCB，设计出来了并完成了校对
<font color="#、<font color="#11年<font color="#月<font color="#号，我突然有个想法自己设计一个SPWM电路，于是花了几天把老寿的<font color="#25和<font color="#5+393融合了，产生了自己的电路
<font color="#、<font color="#11年<font color="#月<font color="#号，我在科创论坛上发布了自己设计的SPWM电路
<font color="#、<font color="#11年<font color="#月<font color="#号，我修正了下电路，不过事后证明此修改是错误的（减法电路的<font color="#K电阻）
<font color="#、<font color="#11年<font color="#月，我用Multisim进行了多次仿真，证明了此电路的可行性
<font color="#、<font color="#11年<font color="#月<font color="#日，我开始设计PCＢ
<font color="#、<font color="#11年<font color="#月<font color="#日，我在科创上发布了PCB
<font color="#、<font color="#11年<font color="#月<font color="#号，SPWM板开做，制作了PCB、完成了振荡器部分
<font color="#、<font color="#11年<font color="#月<font color="#号，修正了虚拟双电源电路，完成了精密蒸馏、减法电路、SPWM发生器（不工作）、同步方波发生器（不工作）
<font color="#、<font color="#11年<font color="#月<font color="#号，为SPWM发生器和同步方波发生器增加了上拉电阻，工作了
<font color="#、<font color="#11年<font color="#月<font color="#号，装好SPWM控制板并加H桥调试
<font color="#、<font color="#11年<font color="#月<font color="#号，开始绕变压器（铜带初级）当晚实验发现漏感大
<font color="#、<font color="#11年<font color="#月<font color="#号，在多次烧毁前级功率管后决定用漆包线重绕变压器
<font color="#、<font color="#11年<font color="#月<font color="#号，重绕变压器完毕，加前级加反馈实验成功，空载电流降低到<font color="#mA，修改高频臂的自举电容到<font color="#0uF50V
<font color="#、<font color="#11年<font color="#月<font color="#号，前后级联机失败，烧毁工频臂
<font color="#、<font color="#11年<font color="#月<font color="#号，修改了工频臂的驱动方式，正式安装了AC滤波LC，测试输出正弦波AC成功，带电动机、工频变压器成功
<font color="#、<font color="#11年<font color="#月<font color="#号，全硬件纯正弦逆变器在科创论坛和电源网上发布
<font color="#、<font color="#12年<font color="#月<font color="#号，在老爸的帮助下加工了外壳和散热器
<font color="#、<font color="#12年<font color="#月<font color="#号，安装了面板、散热器并增加了电池电压指示功能
<font color="#、<font color="#12年<font color="#月<font color="#号，逆变器在持续带<font color="#0W左右的负载时后级TLP250烧了一个，PCB上铜箔烧断，更换为正品TLP250后完全正常
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修正玄波的带载能力要高于方波,找一个250W以上的家电试一下,不要用冰箱,电扇,电磁炉什么的,用两个大点的灯泡也行,如果可以就相信那个老板的话吧.回家可以拆开看看里面的那个前几大变压器是不是用黑色的氧化铁铁芯就是黄胶布那种,如果是的话就更确定了!
为什么不能带冰箱啊，那要是冰柜可以吗？
冰箱有电机感性负载，测试的结果就不准确了。
那方波逆变器能带动冰柜吗？
可以的，你试一下就知道了。
那有车载冰柜吗？车拉冰柜经常走颠簸的路，那冰柜还能正常工作吗？压缩机会不会坏啊？
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