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12V300W单极性隔离纯洁弦波逆变器设计申报_暗记_引脚

乖囧猫 2024-09-20 01:14:38 0

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标称功率:300W ;持续功率:250W ;峰值功率:600W ;

输出电压:输出为单相220VAC(有效值),频率为50±1Hz。

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整机效率:87% 以上;300次开机短路,200次短路开机;

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(图片来自网络侵删)

过载保护 500W ;短路立即保护;欠压告警10.3V 延时1.5S;

欠压保护10V 立即关断;过压保护15V 立即关断;过热保护:65℃

二、此款逆变器的基本情形(架构,组成)

总体来说,这是一款12V单极性隔离纯洁弦波逆变器,这款逆变器由三大部分组成:前级驱动板;后级驱动板;功率板。

1、前级驱动板紧张是由三个部分组成,供电电源部分,PWM 驱动部分,和过欠压保护部分;

2 、后级驱动板紧张由三个部分组成:SPWM 旗子暗记的产生(单片机EG8010)部分,IR2110的驱动部分,和过流保护保护部分。
(详解请见EG8010 SPWM芯片数据手册)

3 、功率板紧张组成部分:功率板紧张包括了前级反接保护,DC-DC推挽升压,整流滤波和H桥逆变部分;还包括了过流保护电路,准闭环反馈部分和欠压告警电路等小部分。

三、电路构造及事理剖析

1、前级驱动板

A 、供电电源部分

  在前级驱动电路中,BT输入电压范围为10~15V,而SG3525事情电压范围宽为 8~35V,LM358单电源电压范围宽为3~30V,以是BT电压足以驱动两块芯片,以是前级供电电源部分可以直策应用BT供电。

B 、PWM 驱动部分

如上图所示,电路由SG3525产生PWM旗子暗记,当这部分电路接入12V 的电源后,SG3525得电,进而由内部振荡器和外部振荡电容C4、电阻R5及去世区韶光设置电阻R8构成的振荡电路产生钜齿波,为全体IC供应时钟源,让IC进行事情状态,由于接入了开机软启动电容C6。
开机后输出的矩形脉冲是先从最小占空比变革到50% 的状态的,紧张是保护此旗子暗记所推动的MOS 不是一开机步事情在较大的占空比状态,减轻了开机瞬间 MOS 的冲击压力。

SG3525芯片,其PWM旗子暗记由11脚和14脚且两脚输出,输出波形相位相差180度,互为反相。
把稳上图中在PWM1和PWM2两路旗子暗记中有两个10K 的电阻(R10和R11)将PWM 旗子暗记拉到地,这有什么用呢,实在这个下拉非常有必要,是给SG3525 的PWM 旗子暗记加一个假负载,使旗子暗记稳定不浮跃。
在关机时不会由于一些静电而产生高电平,使功率板上的MOS 栅极同时产生高电平,在大容量电池供电情形下导通而炸管。
SG3525管脚图如下(更多详解请见SG3525资料)

1.Inv.input(引脚1):偏差放大器反向输入端

2.Noninv.input(引脚2):偏差放大器同向输入端

3.Sync(引脚3):振荡器外接同步旗子暗记输入端。

4.OSC.Output(引脚4):振荡器输出端。

5.CT(引脚5):振荡器定时电容接入端。

6.RT(引脚6):振荡器定时电阻接入端。

7.Discharge(引脚7):振荡器放电端。

8.Soft-Start(引脚8):软启动电容接入端。

9.Compensation(引脚9):PWM比较器补偿旗子暗记输入端

10.Shutdown(引脚10):外部关断旗子暗记输入端。

11.Output A(引脚11):输出端A。

12.Ground(引脚12):旗子暗记地。

13.Vc(引脚13):输出级偏置电压接入端。

14.Output B(引脚14):输出端B。
引脚14和引脚11是两路互补输出端。

15.Vcc(引脚15):偏置电源接入端。

16.Vref(引脚16):基准电源输出端

在此电路中SG3525的电压反馈采取了准闭环调制。
其事理是,由SG3525的16脚产生的+5V经R9和R4分压供应,给SG3525 的2脚引入一个固定基准电压,1脚接前级升压后的高压分量HV,当输出高压的分量HV大于2脚上的固定值时,SG3525内部偏差放大器将会将大于2脚的电压的变量作为偏差,对其进行放大,偏差放大的量来对PWM 的占空比进行调制,使逆变器在开机空载时有一个很小的静电流。
做好这一功能的原则是,在空载时能使PWM 的占空比达到最小,在带载的时候要立时将占空比拉到最大,利用电路事情在最高效率状态。
C、过欠压保护部分

如上图所示,保护部分的电路由LM358完成,这个保护电路是一个大略的窗口比较电路,只包括了过压保护和欠压保护。
事情事理剖析如下:由于BT输入电压范围为10~15V,当BT低于10V时为欠压,BT高压15V时为过压,以是设置USW=10V欠压时,U1为欠压保护基准点,当USW=15V过压时,U2为过压保护基准点。
如上图由+5V供电,R7,R14,R22设置比较器的基准电压U1、U2。

  欠压保护:当SW端电压USW≦10V时,LM358的6脚电压Usw1就会低于5脚电压U1,7脚输出高电平,即SD掌握脚为高电平,以是SG3525的10脚掌握脚SD为高电平,甚至关断PWM旗子暗记输出。

  过压保护:当SW端电压USW≧15V时,LM358的3脚电压Usw2就会高于2脚电压U1,7脚输出高电平,即SD掌握脚为高电平,以是SG3525的10脚掌握脚SD为高电平,甚至关断PWM旗子暗记输出。

  把稳:如上图,R20和R21很主要,都为1M电阻。
在电路中起到正反馈的浸染,使LM358构成滞回电路。
有效的减少开关振玲;调节电位器R22可以改变滞回电路的阈值及回差大小。

2、后级驱动板

【负责阅读EG8010 SPWM芯片数据手册中的引脚描述,根据所需功能选择引脚的功能参数。

1)电源供电部分:

由+5V给EG8010供电,须要+5V稳定的电源为后极板供电;由+15V给IR2110S芯片供电。
该电源部分紧张由变压器的赞助电源经全波整流、滤波和稳压之后产生,如下图所示(该部分在功率板上):

2)SPWM部分

  A 、SPWM的产生

紧张由单片机芯片EG8010产生。
(详解请见EG8010 SPWM芯片数据手册)

  B、保护部分

1)过流保护检测:

电路参照《EG8010 SPWM芯片数据手册》6.2 EG8010+IR2110S+闭锁纯洁弦波逆变器范例运用电路图(单极性调制办法)

  用RS电流采样法,即在后级功率H桥的下管S极到功率地串接采样电阻,当涌现过载或短路时,会有较大电流流过采样电阻,进而产生压降,利用专业比较器采集此压降和一个固定阈值进么比较,大于此值时输出高电平,而后引这个高电平来做保护关断旗子暗记,在过载的时候关断前级PWM 和后级SPWM 驱动旗子暗记,保护前后级MOS管不因过大电流而破坏。

  将采集到的旗子暗记,经滤波之后分两路走,一起经R38和C24组成的延时网络进行短暂的延时之后,再掌握单片机EG8010的14脚IFB,判断是否关断SPWM旗子暗记;一起引入比较器LM393的3脚与2脚的基准电压比较之后,再由比较器的1脚产生的旗子暗记来掌握两块IR2110S的13脚SD端。

  由于在带感性或容性负载时,刚接入负载时冲击很大同,此时的功率可能会超过逆变器所设计的过载功率,但又不能一过载就关断,以是在接入比较器前将旗子暗记进行RC (R7、C21)延时,如果在延时时间后仍旧过载就关断了,如果没有没有过载就连续事情,这样就有利于逆变器稳定有效的带动冲击性大的负载。
在上图中.短路保护和过载保护的办法类似,短路保护便是严重过载,只是在过载时延RC 常数要设置在短路后后级H 桥不烧MOS 的范围内就可。

  2)输出电压反馈调度:由于本电路为单极性逆变电路,以是在单极性调制模式下,EG8010芯片的电压反馈是通过13脚VFB丈量逆变器的互换输出。

如下图所示:对高频臂进行旗子暗记采集,采集后接EG8010的13脚VFB端口,对输出电压值作出相应调度。

  3)温度检测反馈:EG8010芯片15脚TFB用来检测逆变器事情温度,紧张用于过温检测和事情温度液晶显示浸染。
选用25℃对应阻值510Ω的热敏电阻;如果不该用温度保护功能,该引脚须要被接地。

4)风扇掌握:

EG8010芯片的7脚FANCTR为风扇掌握端,该电源部分紧张由赞助电源经半波整流、滤波供应,,如下图所示(该部分在功率板上):当芯片15脚TFB引脚检测到温度高于45℃时,芯片7脚FANCTR端输出高电平,三极管S8050集电极和发射机导通(三极管为开关浸染),风扇运行,运行温度低于40℃时,芯片7脚输出低电平,风扇停滞事情。

5)去世区韶光设置:EG8010芯片的1脚DT1和2脚DT0是掌握去世区韶光,去世区韶光掌握是功率MOS管的主要参数之一,如果没有去世区或去世区韶光太小会导致H桥高下管同时导通而烧毁MOS管的征象,如果太大会导致波形失落真及功率管发热严重的征象。
详见EG8010 SPWM芯片数据手册引脚描述,根据须要选择去世区韶光。

C、IR2110S的驱动部分:

IR2110S驱动电路是范例的运用电路。
其事情事理就不多讲了,大家可以自己下载电路图后剖析。
(更多即可网上搜索IR2110资料)

管脚图及引脚名称:

LO (引脚1) :低端输出

COM(引脚2) :公共端

Vcc(引脚3) :低端固定电源电压

Nc (引脚4) :空端

Vs (引脚5) :高端浮置电源偏移电压

VB (引脚6) :高端浮置电源电压

HO (引脚7) :高端输出

Nc (引脚8) :空端

VDD(引脚9) :逻辑电源电压

HIN(引脚10):逻辑高端输入

SD(引脚11) :关断

LIN(引脚12):逻辑低端输入

Vss(引脚13):逻辑电路地电位端,其值可以为0V

Nc(引脚14) :空端

3、功率板部分

A、前级反接保护,如下图所示:

上图中场效应管为IR1404(TO-220封装)N沟道MOS管,MOS管通过S管脚和D管脚串接于电源和负载之间,电阻R44=10Ω和R13=10K为MOS管供应偏置电压,利用MOS管的开关特性掌握电路的导通和断开,从而防止电源反接给负载带来破坏。
正接时候,R44供应栅极电压Vgs,MOS饱和导通。
反接时Vgs不能达到MOS的开启电压,MOS不能导通,以是起到防反接浸染。

B、供电电源部分

由于本电路是隔离电路,以是前后两级都运用不同的电源供电。
以是前级用78L05(TO-92)供电,后极用7815(TO-220)和7805(TO-220)供电(见前面后极驱动电源供电部分)。
如下电路图所示:

C、DC-DC推挽升压,整流滤波和H桥逆变部分:

该机的BT电压为12V,满功率时,前级事情电流可以达到25A以上,DC-DC升压部分用了一对IR1404(TO-220)封装的功率管。
主变压器用了EI406(立式)的磁芯。
前级推挽部分的供电采取对称平衡办法。
高压整流快速二极管,用的是HER308。
电感式27MM、2.2mH的磁环,高压滤波电容是100uF/450V的大电容,此电容在许可的情形下,尽可能用的容量大一些,对改进高压部分的负载特性和减少滋扰都有好处。
H桥逆变部分用的是4个FDP18N50,耐压500V,最大电流18A,前后级MOS管都非常充足,H桥部分的电路采取的是常规电路。
 

D、准闭环反馈部分,如下图:

  前级电压反馈采取了光耦PE817掌握TL431做隔离准闭环反馈电路。
通过电阻R43和R4对400V高压进行采样后,与TL431内部基准电压1.25V进行比较,达到掌握TL431的导通和关断,再通过光耦掌握HV的电压,从而掌握前级SG3525输出旗子暗记的浸染。
R12、C7与TL431内部比较器构成积分电路。

E、过流保护电路,如下图所示:(该方法即是做过载保护功能)

  通过二极管D5和D4分别对变压器EI406的低级进行电流采集,再经由比较器与基准电压比较之后,输出旗子暗记SD,达到掌握前级SG3525的浸染。

F、欠压告警电路,如下图所示:

如图所示,当SW端电压USW≦10V时,前级属于欠压状态,此时比较器LM358的2脚电压低于3脚的基准电压,LM358的1脚为高电平,以是NE555的4脚为高电平,此时NE555振荡电路处于事情状态,从而产生1.5S的滴滴报警声。

四、PCB板的安装及测试

(把稳:拿到电路图后,将对着电路将干系元件焊好,仔细点,牢记不要把参数焊错了!


前级驱动板

空板图:

安装好之后如下图:

后级驱动板

功率板

空板图:

PCB图:

安装好之后如下图所示:

随后,便是调试功率板上的过欠压保护了,这部分该当不难,这里就不多说了(按照图纸的参数该当没问题)。

末了,便是机器最主要的过载短路保护测试了,这也是逆变器最主要的一个性能。

统统都已经基本调试成功了,让机器空载事情1小时以上,然后关机,放高压电。

再把散热器装成上,如下图这个样子:

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