基于SG3525设计单相正弦波SPWM逆变电源外文翻译外文文献
Switched-mode power supply
A switched-mode power supply (also switching-mode power supply, SMPS, or simply switcher) is an electronic power supply unit (PSU) that incorporates a switching regulator. While a linear regulator maintains the desired output voltage by dissipating excess power in a pass power transistor, the switched-mode power supply switches a power transistor between saturation (full on) and cutoff (completely off) with a variable duty cycle whose average is the desired output voltage. It switches at a much-higher frequency (tens to hundreds of kHz) than that of the AC line (mains), which means that the transformer that it feeds can be much smaller than one connected directly to the line/mains. Switching creates a rectangular waveform that typically goes to the primary of the transformer; typically several secondaries feed rectifiers, series inductors, and filter capacitors to provide various DC outputs with low ripple.
The main advantage of this method is greater efficiency because the switching transistor dissipates little power in the saturated state and the off state compared to the semiconducting state (active region).
Other advantages include smaller size and lighter weight (from the elimination of low frequency transformers which have a high weight) and lower heat generation due to
higher efficiency. Disadvantages include greater complexity, the generation of high amplitude, high frequency energy that the low-pass filter must block to avoid electromagnetic interference (EMI), and a ripple voltage at the switching frequency and the harmonic frequencies thereof.
A note about terminology
Although the term "power supply" has been in use since radios were first powered from the line/mains, that does not mean that it is a source of power, in the sense that a battery provides power. It is simply a device that (usually) accepts commercial AC power and provides one or more DC outputs. It would be more correctly referred to as a power converter, but long usage has established the term.
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Classification
SMPS can be classified into four types according to the input and output waveforms: AC in, DC out: rectifier, off-line converter input stage
DC in, DC out: voltage converter, or current converter, or DC to DC converter AC in, AC out: frequency changer, cycloconverter, transformer DC in, AC out: inverter
Input rectifier stage
If the SMPS has an AC input, then the first stage is to convert the input to DC. This is called rectification. The rectifier circuit can be
configured as a voltage doubler by the addition of a switch operated either manually or
automatically. This is a feature of larger supplies to permit operation from nominally 120 volt or 240 volt supplies. The rectifier produces an unregulated DC voltage which is then sent to a large filter capacitor. The current drawn from the mains supply by this rectifier circuit occurs in short pulses around the AC voltage peaks. These pulses have significant high frequency energy which reduces the power factor. Special control techniques can be employed by the following SMPS to force the average input current to follow the sinusoidal shape of the AC input voltage thus the designer should try correcting the power factor. An SMPS with a DC input does not require this stage. An SMPS designed
for AC input can often be run from a DC supply (for 230V AC this would be 330V DC), as the DC passes through the rectifier stage unchanged.
It's however advisable to consult the manual before trying this, though most supplies are quite capable of such operation even though nothing is mentioned in the documentation. However, this type of use may be harmful to the rectifier stage as it will only utilize half of diodes in the rectifier for the full load. This may result in overheating of these components, and cause them to fail prematurely.
If an input range switch is used, the rectifier stage is usually configured to operate as a voltage doubler when operating on the low voltage (~120 VAC) range and as a straight rectifier when operating on the high voltage (~240 VAC) range. If an input range switch is not used,
then a full-wave rectifier is usually used and the downstream inverter stage is simply designed to be flexible
enough to accept the wide range of dc voltages that will be produced by the rectifier stage. In higher-power SMPSs, some form of automatic range switching may be used.
Inverter stage
The inverter stage converts DC, whether directly from the input or from the 2
rectifier stage described above, to AC by running it through a power oscillator, whose output transformer is very small with few windings at a frequency of tens or hundreds of kilohertz (kHz). The frequency is usually chosen to be above 20 kHz, to make it inaudible to humans. The output voltage is optically coupled to the input and thus very tightly controlled. The switching is implemented as a multistage (to achieve high gain) MOSFET amplifier. MOSFETs are a type of transistor with a low on-resistance and a high current-handling capacity. Since only the last stage has a large duty cycle, previous stages can be implemented by bipolar transistors leading to roughly the same efficiency. The second last stage needs to be of a complementary design, where one transistor charges the last MOSFET and another one discharges the MOSFET. A design using a resistor would run idle most of the time and reduce efficiency. All earlier stages do not weight into efficiency because power decreases by a factor of 10 for every stage (going backwards) and thus the earlier
stages are responsible for at most 1% of the efficiency. This section refers to the block marked Chopper in the block diagram.
Voltage converter and output rectifier
If the output is required to be isolated from the input, as is
usually the case in mains power supplies, the inverted AC is used to
drive the primary winding of a high-frequency transformer. This converts the voltage up or down to the required output level on its secondary winding. The output transformer in the block diagram serves this purpose.
If a DC output is required, the AC output from the transformer is rectified. For output voltages above ten volts or so, ordinary silicon diodes are commonly used. For lower voltages, Schottky diodes are commonly used as the rectifier elements; they have the advantages of
faster recovery times than silicon diodes (allowing low-loss operation
at higher frequencies) and a lower voltage drop when conducting. For
even lower output voltages, MOSFETs may be used as synchronous
rectifiers; compared to Schottky diodes, these have even lower
conducting state voltage drops.
The rectified output is then smoothed by a filter consisting of inductors and capacitors. For higher switching frequencies, components with lower capacitance and inductance are needed.
Simpler, non-isolated power supplies contain an inductor instead of
a transformer. This type includes boost converters, buck converters, and the so called buck-boost converters. These belong to the simplest class
of single input, single output converters which utilize one inductor and one active switch. The buck converter reduces the
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input voltage in direct proportion to the ratio of conductive time
to the total switching period, called the duty cycle. For example an
ideal buck converter with a 10 V input operating at a 50% duty cycle
will produce an average output voltage of 5 V. A feedback control loop
is employed to regulate the output voltage by varying the duty cycle to compensate for variations in input voltage. The output voltage of a
boost converter is always greater than the input voltage and the buck-boost output voltage is inverted but can be greater than, equal to, or less than the magnitude of its input voltage. There are many variations and extensions to this class of converters but these three form the
basis of almost all isolated and non-isolated DC to DC converters. By adding a second inductor the ?uk and SEPIC converters can be implemented, or, by adding additional active switches, various bridge converters can be realised.
Other types of SMPSs use a capacitor-diode voltage multiplier
instead of inductors and transformers. These are mostly used for generating high voltages at low currents (Cockcroft-Walton generator). The low voltage variant is called charge pump. Regulation
A feedback circuit monitors the output voltage and compares it with
a reference voltage, which is set manually or electronically to the desired output. If there is an error in the output voltage, the feedback
circuit compensates by adjusting the timing with which the MOSFETs are switched on and off. This
part of the power supply is called the switching regulator. The Chopper controller shown in the block diagram serves this purpose. Depending on design/safety requirements, the controller may or may not contain an isolation mechanism (such as opto-couplers) to isolate it
from the DC output. Switching supplies in computers, TVs and VCRs have these opto-couplers to tightly control the output voltage.
Open-loop regulators do not have a feedback circuit. Instead, they
rely on feeding a constant voltage to the input of the transformer or inductor, and assume that the output will be correct. Regulated designs compensate for the parasitic capacitance of the transformer or coil. Monopolar designs also compensate for the magnetic hysteresis of the core.
The feedback circuit needs power to run before it can generate power, so an additional non-switching power-supply for stand-by is added.
Transformer design
SMPS transformers run at high frequency. Most of the cost savings (and space savings) in off-line power supplies come from the fact that a high frequency 4
transformer is much smaller than the 50/60 Hz transformers formerly used.
There are several differences in the design of transformers for 50
Hz vs 500 kHz. Firstly a low frequency transformer usually transfers
energy through its core (soft iron), while the (usually ferrite) core of a high frequency
transformer limits leakage. Since the waveforms in a SMPS are generally high speed (PWM square waves), the wiring must be capable of supporting high harmonics of the base frequency due to the skin effect, which is a major source of power loss.
Power factor
Simple off-line switched mode power supplies incorporate a simple
full wave rectifier connected to a large energy storing capacitor. Such SMPSs draw current from the AC line in short pulses when the mains instantaneous voltage exceeds the voltage across this capacitor. During the remaining portion of the AC cycle the capacitor provides energy to the power supply.
As a result, the input current of such basic switched mode power supplies has high harmonic content and relatively low power factor. This creates extra load on utility lines, increases heating of the utility transformers and standard AC electric motors, and may cause stability problems in some applications such as in emergency generator systems or aircraft generators. Harmonics can be removed through the use of filter banks but the filtering is expensive, and the power utility may require a business with a very low power factor to purchase and install the filtering onsite.
In 2001 the European Union put into effect the standard
IEC/EN61000-3-2 to set limits on the harmonics of the AC input current up to the 40th harmonic for equipment above 75 W. The standard defines four classes of equipment depending on its type and current waveform. The most
rigorous limits (class D) are established for personal computers, computer monitors, and TV receivers. In order to comply with these requirements modern switched-mode power supplies normally include an additional power factor correction (PFC) stage.
Putting a current regulated boost chopper stage after the off-line rectifier (to charge the storage capacitor) can help correct the power factor, but increases the complexity (and cost).
Quasiresonant ZCS/ZVS
A quasiresonant ZCS/ZVS switch (Zero Current/Zero Voltage) is a design where "each switch cycle delivers a quantized 'packet' of energy to the converter output, and switch turn-on and turn-off occurs at zero current and voltage, resulting in an
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essentially lossless switch."
Efficiency
Higher input voltage and synchronous rectification mode makes the conversion process more efficient. Higher switch frequency allows component size to be shrunk, but suffer from radio frequency (RF) properties on the other hand. The power consumption of the controller also has to be taken into account.
Applications
Switched-mode PSUs in domestic products such as personal computers often have universal inputs, meaning that they can accept power from most mains supplies throughout the world, with rated frequencies from 50 Hz to 60 Hz and voltages from 100 V to 240 V (although a manual voltage range switch may be required). In practice they will operate from a much wider frequency range and often from a DC supply as well. In 2006, at an Intel Developers Forum, Google engineers proposed the use of a single 12 V supply inside PCs, due to the high efficiency of switch mode supplies directly on the PCB.
Most modern desktop and laptop computers already have a DC-DC converter on the motherboard, to step down the voltage from the PSU or the battery to the CPU core voltage, as low as 0.8 V for a low voltage CPU to 1.2-1.5 V for a desktop CPU as of 2007. Most laptop computers also have a DC-AC inverter to step up the voltage from the battery to drive the backlight, typically around 1000 Vrms.
Certain applications, such as in automobile industry where ordinary cars often use 12 V DC and in some industrial settings, DC supply is chosen to avoid hum and interference and ease the integration of capacitors and batteries used to buffer the voltage. Most small aircraft use 28 V DC, but larger aircraft like Boeing-747 often use up to 90 kVA 3-phase at 200 V AC 400 Hz, though they often have a DC bus as well. Even fighter planes like F-16 use 400 Hz power. The MD-81 airplane has an 115/200 V 400 Hz AC and 28 V DC power system generated by three 40
kVA AC generators. Helicopters also use the 28 V DC system. Some submarines like the Soviet Alfa class submarine utilized two synchronous generators providing a variable three-phase current, 2 x 1500 kW, 400 V, 400 Hz. The space shuttle uses three fuel cells generating 30 - 36 V DC. Some is converted into 400 Hz AC power and 28 V DC power. The International Space Station uses 120 V DC power. Larger trucks uses 24 V DC.
See also: Avionics, Airplane ground support
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In the case of TV sets, for example, one can test the excellent regulation of the power supply by using a variac. For example, in some models made by Philips, the power supply starts when the voltage reaches around 90 volts. From there, one can change the voltage with the variac, and go as low as 40 volts and as high as 260 (known such case that voltage was 360), and the image will show absolutely no alterations.
Terminology
The term switchmode was widely used until Motorola trademarked SWITCHMODE(TM), for products aimed at the switching-mode power supply market, and started to enforce their trademark.
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外文翻译
开关模式电源
开关模式电源(也开关式电源，开关电源，或只是交换机)是一种电
子电源供应器(电源)，包含了开关稳压器。虽然线性稳压保持理想的输
出电压超过电源的耗散在通过功率晶体管的开关模式电源开关功率晶体
管饱和度之间，并断开(完全关闭)，可变占空比是其平均理想的输出电压。它的开关在一个非常高的频率(几十甚至几百千赫)比交流的频率要高，相当于变压器，可充当远距离传输电源。创建一个矩形开关波形，通常涉及到的主要的变压器;通常几个二级整流器，一系列电感、电容和滤波提供各种直流输出低纹波。
主要利用这一方法提高效率，因为开关晶体管功耗小、功率大，半导体为关闭状态(有源区)。其他优势包括更小的尺寸和较轻的重量(从消除低频变压器具有高体重)和低热量的产生，还有更高的效率。缺点包括更大的复杂性，产生高振幅，高频率能量，必须加低通滤波器，以避免电磁干扰 ( EMI )之类，和纹波电压的开关频率和谐波频率不足。
有关术语的说明
虽然“电源一词”开始出现于无线电的供电线路/主干线，这并不意味着它是
力量的源泉，而是作为一个电池提供电源。这是一个这直接由公网交流供电，提供一个或多个直流输出的设备。更确切地可将其称为电源转换器，但可长时间不间断使用。
分类
开关电源可分为四种类型根据输入和输出波形:
交流——直流:整流器，离线转换器输入级
直流——直流:电压转换器，或电流转换器，或直流对直流转换器交流——交流:变频器，变频，变压
直流——交流:逆变器
输入整流器阶段
如果有一个开关电源AC输入，然后在第一阶段把交流变成直流输出。这就是
所谓的整流。整流电路可配置一个电压倍增，增加了一个开关操作手动或自动。这
是一个较大的特点，这类产品允许用电范围从120V到240V。整流器产生稳压直流电压，然后通过一个大型滤波电容器。目前从电源的这一整流电路中出现的8 短脉冲交流电压峰值来看。这些脉冲产生重大的高频能量，从而降低了功率因数。特别控制技术可以采用下列开关电源，以迫使平均输入电流跟踪正弦形状的交流输入电压，因此，设计师应设法纠正功率因数。一个开关电源与DC输入并不需要这个阶段。一个开关电源设计的AC输入然后变为直流供电(将230V交流变为330V直流) ，直流经过整流阶段不变。这是可取的协商，但该手册在尝试此动作，尽管大多数供应是有相当的能力等操作，即使没有提到的文件中。然而，这种类型的使用可能有害整流阶段，因为它只能利用二极管整流的满负荷的一半。这可能导致器件过热，并导致电源受到损害。
如果开关电源在输入范围内使用，整流器阶段通常配置一个电压补偿作业时的低电压(~120VAC)范围和作为直整流作业时的高电压(~240VAC)的范围。如果开关电源没有在输入范围内使用，而是为了有足够的灵活性采用全波整流的下游逆变阶段，以通过整流器产生广泛的直流电压。在高功率开关模式电源，有些可以作为自动开关来使用。
逆变阶段
逆变直流转换阶段，无论是直接输入或从整流阶段输入，要变为交流需要通过一个电源振荡器，其输出变压器有很少的绕组，频率为几十或几
百千赫( kHz ) 。频率通常选择将超过20千赫，使人们察觉不到。输出电压是光耦合输入，从而可以非常严格的控制。开关是实施一个多倍放MOSFET的是一种有低导通、高电大能力(以实现高增益)的MOSFET。
流能力的晶体管。因为只有最后一个阶段有一个大的占空比，可在前几个阶段实施双极晶体管导致大致相同的效率。第二个最后阶段需要一个相辅相成的设计，在一个晶体管后接一个相同的MOSFET和一个放电MOSFET的。设计使用一个电阻可
以运行大部分的空闲时间，降低效率。所有早期阶段不能达到很好的效率，因为每一个阶段功耗都会降低了10倍，从而早期阶段负责最多产生1,的效率。
电压转换器和输出整流器
如果输出要与输入分开，常常作为工作电路提供主电源。逆变交流是用来驱动主要绕组的高频变压器。这种转换的电压上升或下降到所需的输出电平可在其二次绕组。
如果需要输出直流，纠正变压器输出的交流。输出电压为10伏或10V以上的话，常用普通硅二极管。对于较低的电压，肖特基二极管时常用的整流元件;它的优势，恢复时间比硅二极管更快(允许低损耗运行在更高的频率)和可以在电压下降时进行。甚至输出电压更低的MOSFET可作为同步整流器;与肖特基二极管相比，它们可将电压控制在较低范围。
经过整流后的电压输出较平滑，然后通过一个电感器和电容器组成的过滤
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器。对于更高的开关频率，较低的电容和电感元件是必要的。
简单的说，非隔离式电源包含一个电感，而不是变压器。这种类型的电源包括升压转换器，降压转换器，以及所谓的升压转换器。这些属于最简单的一类单输入，单输出转换器，它利用一个电感器和一个有效的开关。降低的降压转换器的输入电压的比率传导时间与总开关期间成正比，这就是所谓的占空比。例如，一个理想的降压转换器与输入为10 V运行在50 ,占空比，将产生平均输出为5V电压。反馈控制回路是用来调节输出电压，通过改变占空比来弥补投入的变化电压。输出电压的升压转换器总是大于输入电压的升压输出电压反转，但可能大于，等于或小于其规模输入电压。这一类的转换器有许多的变化和扩展，但是这三种形式都是基于几乎所有的隔离和非隔离式DC直流转换器。通过增加第二个电感的CUK和SEPIC整流器，或者通过增加额外的积极开关，各种桥变换器可以实现。
其他类型的开关模式电源是使用电容二极管电压倍增而不是电感器和变压器。这些都是主要用于产生高电压低电流(克罗夫特-沃尔顿发电机)。低电压变异被称为电荷泵。
条例
监测反馈电路的输出电压，并与它的参考电压相比较，期望设置手动的或电子的输出。如果有一个错误的输出电压，反馈电路补偿调整的时机与该MOSFET的是接通或关断。这部分的电力供应被称为开关稳压器。根据安全设计的要求，控制器可能不会只包含一个孤立的隔离机制(如光耦合器)直流输出。电脑，电视机和录像机用品的开关电源中的光耦合器严格控制输出电压。
开环监管没有反馈电路。相反，他们依赖于持续恒定电压和输入变压
器或电感，并承担的输出将会是正弦的。设计调节补偿寄生电容的变压器或线圈。单极设计也弥补磁滞回的核心。
反馈电路需求的运行功率，然后才可以发电，从而增加非开关电源。变压器设计
开关电源变压器的运行在高频率。大部分的线性电源成本节省(又节省空间)在来自这样一个事实，即高频变压器使用的频率是远小于50/60赫兹。
有几个不同的设计，变压器50赫兹与500千赫。首先低频变压器传输能量通常通过其核心(软铁) ，而(通常铁氧体)核心的高频变压器限制泄漏。由于一个开关电源波形在一般高速(脉宽调制方波)，线路必须能够支持高次谐波的基频由于集肤效应，这是一个功率损耗的主要来源，。
功率因数
简单线性开关式电源纳入一个简单的全波整流电路连接到一个大型能源储10 存电容器。这种开关电源目前来自AC线短脉冲的瞬时电压超过电源电压在此电容。在余下的部分交流周期电容器提供能源的电力供应。
最后，输入电流等基本开关式电源的高次谐波含量和相对较低的功率因数。这造成额外的负荷效用线，增加暖气的实用变压器和标准交流电动机，并可能引起的稳定性问题在一些应用，如在应急发电机系统或飞机的发电机。谐波可以删除通过使用滤波器的过滤，但非常昂贵，以及电力企业可能需要一个非常低的功率因数，以购买和安装过滤现场。
在2001年欧洲联盟实施的标准IEC/EN61000-3-2设限的谐波的交流输入电流谐波的第40次以上的设备75美国标准的定义四类设备根据其类型和电流波形。最严格的限制( D类)都建立了个人电脑，电脑显示器，电视接收器。为了符合这些要求的现代开关模式电源供应器通常包括一个额外的功率因数校正( PFC )的阶段。
把目前的监管提高阶段后，直升机离线整流器(收取存储电容器)可帮助正确的功率因数，但增加了复杂性(和成本) 。
Quasiresonant谐振/开关
一个谐振/零电压开关(零电流/零电压)是一种设计的“每个开关周期提供了一个量化'包'的能量转换器输出，并切换开启和关闭发生在零电流和电压，导致基本上无损开关。“
效率
较高的输入电压在同步整流模式转换过程中更有效率。较高开关频率允许元件尺寸缩小，但遭受的射频( RF )性能另一方面。耗电量的控制器也必须加以考虑。
应用
开关模式电源的产品在国内也有很多应用，如将它们大量应用与个人电脑中，这意味着它们可以适用于世界各地的电路中，额定频率从50赫兹到60赫兹，电压从100伏至240伏(虽然可能需要手动调节开关电压范围)。他们将在实践中适用于更广泛的频率范围，而且往往也可以由直流电源供电。2006年，在英特尔开发商
论坛，谷歌工程师建议使用一个单一的12 V电源在PC ，高效率的开关模式用品直接在PCB上。
最现代化的台式和笔记本电脑已经有一个DC-DC转换器在主板上，电压从电源或电池送往核心CPU，CPU的最低电压为0.8 V，到2007年台式电脑的CPU电压在1.2~1.5之间。大多数笔记本电脑也有一架DC - AC变换器加紧电压由电池来驱动背光，通常约1000 Vrms 。
某些应用程序，如在汽车行业，普通汽车经常使用12伏直流电，在某些工
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业环境中，直流电源选择，以避免哼声和干涉和易用性的一体化电容器和电池用来缓冲的电压。大多数小飞机使用28伏直流电，但大型飞机像波音747通常使用了90千伏安3相200 V交流400赫兹，但他们往往有一个直流母线以及。即使像战斗机F - 16型使用400 Hz电源。于MD - 81飞机有二百分之一百一十五交流V 400赫兹和28 V直流电源系统产生的3个40千伏安交流发电机。直升机还使用28伏直流电系统。一些潜艇像苏联阿尔法级潜艇利用两个同步发电机提供一个变量三相电流，2 × 1500千瓦， 400伏， 400赫兹。航天飞机使用的燃料电池发电3 30 - 36伏直流电。有些被转换成400赫兹交流电源和28 V直流电源。在国际空间站使用120伏直流电源。大卡车使用24伏直流电。
另见:航空电子设备，飞机地面支持
如电视机，例如，一个可以测试的出色调节电源使用variac 。例如，在一些模型所作的飞利浦，电源启动时，电压达到90伏特。从那里，人们可以改变电压的variac ，并前往低至40伏特，高260 (称为这种情况下，电压为360 ) ，图像将显示绝对没有任何改变。
术语
开关模式这个词开始作为术语应用还是很广泛的，直到摩托罗拉将其注册为商标，将这种开关模式的电源市场化，并开始强化他们的商标。开关式电源，开关电源，开关稳压器，并指这种类型的电力供应。
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等级: 湖南工程学院 课程设计 课程名称电力电子技术 课题名称 SG3525正弦波逆变电源设计 专业 班级 学号 姓名 指导教师 2013年12 月16 日
湖南工程学院 课程设计任务书 课程名称单片机原理及应用 课题智能密码锁设计 专业班级 学生姓名 学号 指导老师 审批 任务书下达日期2013 年12 月16 日 设计完成日期2013 年12 月27 日
设计内容与设计要求 一．设计内容： 1．电路功能： 1）逆变就是将直流变为交流。由波形发生器产生50Hz、幅度可变的正弦波，与锯齿波比较后，再通过PWM电路，输出SPWM波，经 过驱动电路驱动逆变电路进行逆变，再经过高频变压器与滤波电 路输出-50Hz的正弦波。 2）电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：高频逆变电路、滤波环节。控制电路主要环节：正弦信号发生电路、脉宽调制PWM、 电压电流检测单元、驱动电路。 3）功率变换电路中的高频开关器件采用IGBT或MOSFET。 4）系统具有完善的保护 2. 系统总体方案确定 3. 主电路设计与分析 1）确定主电路方案 2）主电路元器件的计算及选型 3）主电路保护环节设计 4. 控制电路设计与分析 1）检测电路设计 2）功能单元电路设计 3）触发电路设计 4）控制电路参数确定 二．设计要求： 1．要求输出正弦波的幅度可调。 2．用SG3525产生脉冲。 3．设计思路清晰，给出整体设计框图； 4．单元电路设计，给出具体设计思路和电路； 5．分析所有单元电路与总电路的工作原理，并给出必要的波形分析。 6．绘制总电路图 7．写出设计报告；
主要设计条件 1．设计依据主要参数 1）输入输出电压：输入（DC）+15V、10V（AC） 2）输出电流：1A 3）电压调整率：≤1% 4）负载调整率：≤1% 5）效率：≥0.8 2. 可提供实验与仿真条件 说明书格式 1．课程设计封面； 2．任务书； 3．说明书目录； 4．设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）； 5．单元电路设计（各单元电路图）； 6．故障分析与电路改进、实验及仿真等。 7．总结与体会； 8．附录（完整的总电路图）； 9．参考文献； 11、课程设计成绩评分表 进度安排 第一周星期一:课题内容介绍和查找资料； 星期二:总体电路方案确定 星期三:主电路设计 星期四:控制电路设计 星期五:控制电路设计； 第二周星期一: 控制电路设计 星期二：电路原理及波形分析、实验调试及仿真等 星期四~五:写设计报告，打印相关图纸； 星期五下午:答辩及资料整理
OFweek电源网–中国电源行业门户 电力正弦波逆变电源的优点 电力控制系统的可靠程度是电力系统和设备可靠、高效运行的保证，而电力控制系统必须具备安全可靠的控制电源。电力系统中为保证变电所的诸如后台机、分站RTU、通讯设备等能在交流电源停电后不间断工作，工程做法一般采用UPS电源作为主要解决方案，但UPS电源存在容量小、价格贵、故障率高、维护量大等不足，因此综合自动化变电所中可采用电力正弦波逆变电源来代替常规不间断UPS电源，其优点如下： 1 降低了系统运行维护费用 现运行的综合自动化变电所中，一般设后台监控微机，通讯设备大多为微波及光纤机等，此类监控和通讯设备工作 电源为交流电源，要做到不间断供电，以满足"四遥"要求，不同的设备须单独装设不间断电源(UPS)和蓄电池组。而变电所中装设逆变电源可直接利用所用直流电源系统的大容量蓄电池提供交流电源，比UPS供电方案节约了投资费用，避免了蓄电池组的重复投资，减少了维护工作量，降低了运行成本。 2 提高了供电可靠性 变电所中装设的直流电源系统，可靠性高、寿命长，因此采用"直流动力+逆变电源"方案，利用所用直流电源系统的监控功能和逆变电源的通讯功能可远方实时监视逆变电源的运行状态，解决了常规UPS电源的蓄电池容量小、无监控，容易出现蓄电池损坏又不能及时发现的问题。由于变电所直流电源系统蓄电池的大容量，电网断电后不间断供电时间大大延长，真正起到了保安电源的作用，提高了其供电可靠性。 3 提高了供电的安全性 电力正弦波逆变电源是新一代的DC/AC电源产品，输入为220V直流电，输出为220V、50Hz正弦波交流电，输入输出端完全与市电隔离，避免了市电波动对负载的影响，完全满足变电所分站RTU、通讯设备和微机等设备对工作电源的要求，而完全与市电隔离，还可避免雷电等过电压造成的电源板烧毁事故，提高了负载的安全性。 由于新一代DC/AC电力正弦波逆变电源的超隔离输出，超强的抗干扰能力，强大的通讯功能，在农村综合自动化变电所中采用"直流动力+逆变电源"方案，具有较好的运行经济性、可靠性和安全性，真正实现无人值守对设备工作电源的监控要求。
正弦波逆变器逆变主电路介绍 主电路及其仿真波形 图1主电路的仿真原理图 图1.1是输出电压的波形和输出电感电流的波形。上部分为输出电压波形，下面为电感电流波形。 图1.1输出电压和输出电感电流的波形 图1.2为通过三角载波与正弦基波比较输出的驱动信号，从上到下分别为S1、S3、S2、S4的驱动信号，从图中可以看出和理论分析的HPWM调制方式的开关管的工作波形向一致。
图1.2 开关管波形 从图1.3的放大的图形可以看出，四个开关管工作在正半周期，S1和S3工作在互补的调制状态，S4工作在常导通状态，S2截止；在负半周期，S2和S4工作在互补的调制状态，S3工作在常导通状态，S1截止。 图1.3放大的开关管波形 图1.4为主电路工作模态的仿真波形，图中从上到下分别为C3的电压波形、C1的电压波形、S3开关管的驱动波形，S1的驱动波形。从图中可以看出在S1关断的瞬间，辅助电容的电压开始上升，完成充电过程，同时S3上的辅助电容完成放电过程，S3开通。 图1.4工作模态仿真波形 图1.5为开关管的驱动电压波形和电感电流波形图，图中从上到下分别为电
感电流波形、S3驱动波形、S1驱动波形。从图中可以看出当S1关断瞬间到S3开通的瞬间，电感电流为一恒值，S3开通后，电感电流不断下降到S3关断时的最小值，然后到S1开通之前仍然为一恒值，直到S1开通，重复以上过程。根据以上结论可以看出仿真分析状态和前面的理论分析完全符合。 图1.5开关管的驱动电压波形和电感电流波形 2 滤波环节参数设计与仿真分析 2.1 输出滤波电感和电容的选取 对逆变电源而言，由于逆变电路输出电压波形谐波含量较高，为获得良好的正弦波形，必须设计良好的LC 滤波器来消除开关频率附近的高次谐波。 滤波电容C f 是滤除高次谐波，保证输出电压的THD 满足要求。C f 越大，则THD 小，但是C f 不断的增大，意味着无功电流也随之增加，从而增加了逆变电源的 电容容量，同时会导致逆变电源系统体积重量增加，同时电容太大，充放电时间也延长，对输出波形也会产生一定的影响。 逆变桥输出调制波形中的高次谐波主要降在滤波电感的两端，所以L 的大小关系到输出波形的质量。要保证输出的谐波含量较低，滤波电感的感值不能太小。增加滤波器电感量可以更好地抑制低次谐波，但是电感量的增加带来体积重量的加大。不仅如此，滤波电感的大小还影响逆变器的动态特性。滤波电感越大，电感电流变化越慢，动态时间越长，波形畸变越严重。而减小滤波电感，可以改善电路的动态性能，则使得输出电流的开关纹波加大，必然增大磁滞损耗，波形也会变差。综合以上的分析，在LC 滤波器的参数设计时应综合考虑。 本文设计的LC 滤波器如图 3.12中所示，电感的电抗2L X L fL ωπ==,L X 随频率的升高而增大。电容的电抗为 112C X C fC ωπ==，C X 随频率的升高而减小。1L C ωω=所对应
目录 目录 (1) 第一章绪论 (2) 1.1 正余弦波逆变器的概念 (2) 1.2 正余弦波逆变器的发展历史 (2) 1.2.1 概述 (2) 1.2.2 正余弦波逆变器器件概述 (3) 第二章正弦波逆变器中的开关器件及其基本工作原理 (4) 2.1 可关断晶体管（GTO） (4) 2.2 电力晶体管（GTR） (5) 2.3 功率场效应晶体管（Power MOSFET） (6) 2.4 绝缘栅双极晶体管（IGBT） (7) 2.5 小结 (8) 第三章正弦波逆变器设计总体思路.... (9) 3.1 总体框架图 (9) 3.2 局部电路 (9) 3.21 电压型逆变器 (9) 3.22 电流型逆变器 (10) 3.3 正弦脉宽调制逆变器 (11) 3.31 PWM逆变电路及其工作原理 (11) 3.32 总控制电路 (13) 3.33控制局部电路 (15) 第四章SPWM逆变器的应用 (16) 4.1 SPWM逆变器的概况 (16) 4.2 SPWM逆变器的应用场合 (16) 总结 (17) 参考文献 (17)
第一章绪论 1.1正弦波逆变器的概念 所谓逆变器，是指整流器的逆向变换装置。其作用是通过半导体功率开关器件（例如GTO,GTR,功率MOSFET 和IGBT等）的开通和关断作用，把直流电能换成交流电能，它是一种电能变换装置逆变器。 特别是弦波逆变器，其主要用途是用于交流传动，静止变频和UPS电源。逆变器的负载多半是感性负载。为了提高逆变效率，存储在负载电感中的无功能量应能反馈回电源。因此要求逆变器最好是一个功率可以双向流动的变换器，即它既可以把直流电能传输到交流负载侧，也可以把交流负载中的无功电能反馈回直流电源。 1.2弦波逆变器的发展历史 1.21 概述 逆变器的原理早在1931年就在文献中提到过。1948年，美国西屋电气公司用汞弧整流器制成了3000HZ 的感应加热用逆变器。 1947年，第一只晶体管诞生，固态电力电子学随之诞生。1956年，第一只晶体管问世，这标志着电力电子学的诞生，并开始进入传统发展时代。在这个时代，逆变器继整流器之后开始发展。首先出现的是SCR电压型逆变器。1961年，B.D.Bedford提出了改进型SCR强迫换向逆变器，为SCR逆变器的发展奠定了基础。1960年以后，人们注意到改善逆变器波形的重要性，并开始进行研究。1962年，A.Kernick提出了“谐波中和消除法”，即后来常用的“多重叠加法”，这标志着正弦波逆变器的诞生。1963年，F.G.Turnbull提出了“消除特定谐波法”，为后来的优化PWM法奠定了基础，以实现特定的优化目标，如谐波最小，效率最优，转矩脉动最小等。 20世纪70年代后期，可关断晶闸管GTO、电力晶体管GTR及其模块相继实用化。80年代以来，电力电子技术与微电子技术相结合，产生了各种高频化的全控器件，并得到了迅速发展，如功率场效应管Power MOSFET、绝缘门极晶体管IGT或IGBT、静电感应晶体管SIT、静电感应晶闸管SITH、场控晶闸管
摘要 随着现代工业和科技的发展，电源在工作、生活等方面的作用越来越重要但许多用户的用电设备并非直接使用通用交流电网提供的交流电作为电能源，而是通过各种形式对其进行变换，从而得到各自所需的电能形式。把直流电能转变成交流电能供给负载的DC-AC逆变器，特别是正弦波逆变器，其种类繁多，应用领域广泛，优越性明显。因此，高性能的逆变器成为目前电力电子领域的研究热点之一。 正弦脉宽调制(SPWM)逆变器作为逆变器的一种，可输出谐波含量小的正弦波形。正弦波逆变电源已广泛用于基础直流电源、交流电源、各种工业电源、计算机电源，UPS 不间断电源、医疗和照明电源、雷达高压电源、音响和视频电源等。随着数字化控制技术的发展，SPWM脉冲波的生成和逆变器的全数字化控制渐趋方便，并可使逆变器的输出波形的稳态精度、暂稳态响应、可靠性等得到进一步提高。 论文设计的单相正弦波逆变电源属于交流电源(AC-DC-AC逆变)。该电源系统的设计包括主电路和控制电路。论文首先介绍了逆变电源的发展现状；阐述了逆变系统的工作原理；对PWM技术和IGBT进行了简单介绍；分析了正弦脉宽调制的原理及其几种主要的调制方式；还研究了逆变电源主电路的参数，包括整流滤波电路，IGBT的选择，输出滤波参数的确定；最后介绍了系统的软件设计实现的具体过程，并给出了系统主程序流程图和中断流程图，程序清单。 关键词：逆变电源；正弦脉宽调制；IGBT
Abstract With the development of modern industry, science and technology, power supply becomes more and more important in work and life. But many users' devices can't work with AC directly provided by public electricity, which should be converted by power electronics technique to the forms needed. DC-AC inverters, especially sinusoidal inverters, which convert alternating current to direct current, are various, widely used and excellent. Therefore, High performance inverters have been one of points of power electronics. As one of inverters, Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) inverters can achieve low total harmonic distortion (THD) output wave. Sinusoidal Pulse Width Modulation(SPWM) inverters have been applied in the following aspects widely. They are DC power supply, AC power supply, industry power supply, computer power supply, UPS power supply, power supply of medical treatment and lighting, high voltage power supply of radar, power supply of sound and video frequency and so on. With the development of digital control techniques, the production of SPWM and digital control of inverters become convenient, which makes the output wave's steady-state precision, transient and steady-state response, reliability improved. Single-phase Sinusoidal Pulse Width Modulation Inverter Power Supply in this thesis belongs to AC power supply (AC-DC-AC convert). The power supply system includes the main circuit design and control circuits. The thesis presents the current situation and development trends of the inverters, discusses the inverter system's working principle and mathematic model; gives an outline of PWM technology and IGBT device; analyses the principles of the sine width modulate and major modulate methods; describes the major parameters of the system to identify, including the rectifier filter circuit, IGBT choice, the output filter parameters of. Finally, it introduces specific achieved process of software design in the last chapter, providing the system flow chart of main program and interrupt program, and program list. Key words: Inverter; SPWM;IGBT
1000W正弦波逆变器制作过程详解 1000W正弦波逆变器制作过程详解 作者:老寿 这个机器，输入电压是直流是12V,也可以是24V，12V时我的目标是800W，力争1000W，整体结构是学习了钟工的3000W机器.具体电路图请参考:1000W正弦波逆变器(直流12V转交流220V)电路图 也是下面一个大散热板，上面是一块和散热板一样大小的功率主板，长228MM，宽140MM。升压部分的4个功率管，H桥的4个功率管及4个TO220封装的快速二极管直接拧在散热板；DC-DC升压电路的驱动板和SPWM的驱动板直插在功率主板上。 因为电流较大，所以用了三对6平方的软线直接焊在功率板上： 吸取了以前的教训：以前因为PCB设计得不好，打了很多样，花了很多冤枉钱，常常是PCB打样回来了，装了一片就发现了问题，其它的板子就这样废弃了。所以这次画PCB 时，我充分考虑到板子的灵活性，尽可能一板多用，这样可以省下不少钱，哈哈。
如上图：在板子上预留了一个储能电感的位置，一般情况用准开环，不装储能电感，就直接搭通，如果要用闭环稳压，就可以在这个位置装一个EC35的电感。 上图红色的东西，是一个0.6W的取样变压器，如果用差分取样，这个位置可以装二个200K的降压电阻，取样变压器的左边，一个小变压器样子的是预留的电流互感器的位置，这次因为不用电流反馈，所以没有装互感器，PCB下面直接搭通。 上面是SPWM驱动板的接口，4个圆孔下面是装H桥的4 个大功率管，那个白色的东西是0.1R电流取样电阻。二个 直径40的铁硅铝磁绕的滤波电感，是用1.18的线每个绕90圈，电感量约1MH，磁环初始导磁率为90。 上图是DC-DC升压电路的驱动板，用的是KA3525。这次 共装了二板这样的板，一块频率是27K，用于普通变压器驱动，还有一块是16K，想试试非晶磁环做变压器效果。 H桥部分的大功率管，我有二种选择，一种是常用的IRFP460，还有一种是IGBT管40N60，显然这二种管子不是同一个档次的，40N60要贵得多，但我的感觉，40N60的确要可靠得多，贵是有贵的道理，但压降可能要稍大一点。 这是TO220封装的快恢复二极管，15A 1200V，也是张工
1. TL494正弦波逆变电源设计 (1) 1. TL494正弦波逆变电源设计 (10) 一种基于单片机的正弦波输出逆变电源的设计 (25) 1. TL494正弦波逆变电源设计 1.1 概述： TL494本身就是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双管室、半桥式、全桥式开关电源。TL494有SO-16和PDIP-16两种封装形式，以适应不同场合的要求。次课程设计我所设计的是TL494正弦波逆变电路，其电路的主要功能是： 1）逆变就是将直流变为交流。由波形发生器产生50Hz、幅度可变的正弦波，与锯齿波比较后，再通过PWM电路，输出SPWM波，经过驱动电路逆变电路，再经过高频变压器与滤波电路输出50Hz的正弦波。 2）电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：高频逆变电路、滤波环节。控制电路主要环节：正弦信号发生电路、脉宽调制PWM、电压电流检测单元、驱动电路。 3）功率变换电路中的高频开关器件采用IGBT或MOSFET。 4）系统具有完善的保护 这是本次课程设计中要设计的电路的概况，其实总的来说用TL494为主要元件实现的正弦波逆变电路控制器具有构思新颖、电路简单、成本低廉以及控制过程稳定等特点，在很多工业控制场合可获得广泛的应用。 1.2 系统总体方案的确定： 通过对设计内容和设计要求的具体分析，我把电路分别设计成两部分：一是主电路，即是采用高频逆变电路和高频变压器的组合来实现，其中的滤波电路则是采用的线路滤波的方式，高频逆变电路由于其要求的特殊性我采用了电压型半桥逆变电路和高频开关IGBT相连接的方法，并且和高频变压器的组合可以高效的实现直流电向交流电的逆变过程。 第二部分控制电路，当然是采用集成芯片TL494来实现，主要原因在于主电路的电流逆变过程中控制电路各单元的复杂性，而TL494本身包含了开关电路控制所需的全部功能和全部脉宽调制电路，同时片内置有线性误差放大器和其他驱动电路等，因此便可以同时实现：正弦信号发生单元、脉宽调制PWM单元、电压电流检测单元和驱动电路单元。 这样就完全确定了系统总体电路的方案。 如图1.2.1框图：
第1章概述 任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。传统的晶体管串联调整正弦波逆变电源是连续控制的线性正弦波逆变电源。这种传统正弦波逆变电源技术比较成熟,并且已有大量集成化的线性正弦波逆变电源模块,具有稳定性能好、输出纹波电压小、使用可靠等优点、但其通常都需要体积大且笨重的工频变压器与体积和重量都不得和很大的滤波器。由于调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差，导致调整管功耗较大，电源效率很低，一般只有45%左右。另外,由于调整管上消耗较大的功率,所以需要采用大功率调节器整管并装有体积很大的散热器,很难满足现代电子设备发展的要求。在近半个多世纪的发展过程中，正弦波逆变电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的连续工作电源，并广泛的应用，正弦波逆变电源技术进入快速发展期。 正弦波逆变电源采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比调整输出电压。它的功耗小，效率高，正弦波逆变电源直接对电网电压进行整流、滤波、调整，然后由开关调整管进行稳压，不需要电源变压器，此外，开关工作频率为几十千赫，滤波电容器、电感器数值较小。因此正弦波逆变电源具有重量轻、体积小等优点。另外，于功耗小，机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性。而且其对电网的适应能力也有较大的提高，一般串联稳压电源允许电网波动范围为220V±10%,而正弦波逆变电源在电网电压在110～260V范围变化时,都可获得稳定的输出阻抗电压。正弦波逆变电源的高频化是电源技术发展的创新技术,高频化带来的效益是使正弦波逆变电源装置空前的小型化,并使正弦波逆变电源进入更广泛的领域,特别是在高新技术领域的应用,扒动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外正弦波逆变电源的发展与应用在节约资源及保护环境方面都具
计算机仿真实验报告 专业：电气工程及其自动化班级：11电牵4班 姓名：江流 在班编号：26 指导老师：叶满园 实验日期：2014年5月15日
一、实验名称： 单相单极性SPWM逆变电路MATLAB仿真 二、目的及要求 了解并掌握单相单极性SPWM逆变电路的工作原理； 2.进一步熟悉MA TLAB中对Simulink 的使用及构建模块； 3.进一步熟悉掌握用MA TLAB绘图的技巧。 三、实验原理 1.单相单极性SPWM逆变的电路原理图 2、单相单极性SPWM逆变电路工作方式 单极性PWM控制方式（单相桥逆变）：在Ur和U c的交点时刻控制IGBT的通断，Ur正半周，V1保持通，V2保持断，当Ur>cu时使V4通，V3断，U0=Ud，当UrUc时使V3断，V4通，U0=0。
输出电压波形 四、实验步骤及电路图 1、建立MATLAB仿真模型。以下分别是主电路和控制电路（触发电路）模型：
2、参数设置 本实验设置三角载波的周期为t，通过改变t的值改变输出SPWM矩形波的稠密，从而调节负载获取电压的质量。设置正弦波周期为0.02s，幅值为1。直流电源幅值为97V，三角载波幅值为1.2V，三角载波必须正弦波正半周期输出正三角载波，而在正弦波负半周期输出负三角载波，这可以通过让三角载波与周期与正弦波相同、幅值为1和-1的矩形波相乘实现。 五、实验结果与分析 1、设置三角脉冲波形的周期t=0.02/9s时的仿真结果：
摘要 本论文所需单相正弦波SPWM逆变电源的设计采用了运算放大器、二极管、功率场效应管、电容和电阻等器件来组成电路。 逆变电源是一种采用电力电子技术进行电能变换的装置，它从交流或直流输入获得稳压恒频的交流输出。通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最适合的方案。输出频率由电压控制，波形幅值由电阻确定。 本论文以SG3525驱动芯片为核心，完成了单相正弦波SPWM逆变电源的参数设计，并利用所得结果，完成了实际电路的连接，通过调试与分析，验证了设计的正确性。 关键词: SPWM,SG3525 I
II
Title: Design of Sine Wave Inverter Power Supply By SG3525 Applicant: Cao Lei Speciality: Electrical Engineering And Automation ABSTRACT Design of sine wave inverter power supply by SG3525 was designed using operational amplifier,diodes,transistors,zener diodes,the capacitor and resistor voltage devices such as to constitute circuit. Inverter power supply is one kind of power electronics process transformation of electrical energy device.It alternating voltage or volts d.c input to acquire voltage stabilization constant amplitude the alternating voltage output.Get through the circuit analytical.To ensure the parameter to chose one kind of best fit program.The output frequence is confirmed by voltage and resistance ect. The thesis use SG3525 as a core to achieve design of sine wave inverter power supply.Take the advantage of the result to achieve circuit ligature.Get through the debug to check the validity. KEY WORDS：SPWM，SG3525 III
单相正弦波变频电源 摘要：本设计是通过模拟和数字的方法来产生SPWM信号。采用89C51单片机产生正弦波基波，采用NE555芯片产生高度线性等腰三角波载波。基波和载波通过高速电压比较器LM311比较产生与之对应的SPWM驱动信号。SPWM驱动信号经整形电路、死区电路、驱动功放隔离电路完成对全桥场效应管的开通和关断,从而完成将直流电压逆变成所需频率的正弦交流电。而调压电路采用前级DC-DC独立调压来实现，实现直流稳压。改变单片机正弦波输出频率来实现逆变输出SPWM 交流调频的功能。采用芯片AD637对输出电压、电流进行真有效值变换，经A/DTLC549变换后送单片机处理，实时对逆变输出进行监控，保证输出电压的稳定性。输出电压波形为正弦波，输出频率可变，能够测量和显示电源输出电压、电流、具有过流保护、过压保护电路、空载报警电路等。同时基于UC3845多路隔离反击式开关电源为系统供电。 在研究和设计的基础上制作了样机，完成了大部分的调试工作，达到了预期的目的。 关键词：升压；场效应管；检测电路；逆变
Abstract:The SPWM signal is produced by the way of analog and digita in the design.The fundamental wave is produced by 89C51 chip,and the sine t riangle carrier wave is produced by NE555 chip.SPWM drive signal is generated by the high-speed voltage comparator LM311. The turn-on and turn-off of mosfet are controlled by SPWM drive signal from the shaping circuit, the dead zone circuit, the power am plifier circuit to bring out the required frequency of the sinusoidal alternating current in DC/AC convertion.The voltage regulating circuit uses DC-DC independent voltage regulating to realize, Change the frequence of the sine wave that is the output of the MCU will realize the function of inverse output SPWM AC frequency modulation .Use AD637 to complete voltage and current true effective value transform and then send the result to A/DTLC549. Through AD exchange the output will be send to the MCU to be processed,according to the result to monitor the inverse output and to ensure the stability of the output voltage. The waveform of the output voltage is sine-wave,its frequence can be changed.The voltage and current of the Power source can be e over-current and over-voltage protection circuit, an o-load alarm circuit and smeasured and the result can be displayed on the LCD.The power source include tho on. At the same time use multi-channel isolate Counter type switch power as system power supply. On the basis of research and design,a prototype of principle is produced.the most of debugging of the whole system is completed. Keyword:boost；mosfet；detection circuit；inverter
600W正弦波逆变器制作详解 ---献给象我一样的逆变器初学者 自从公布了1KW正弦波逆变器的制作过程后，有不少朋友来信息，提这样那样的问题，很多都是象我这样的初学者。为此，我又花了近一个月的时间，制作了这台600W的正弦波逆变器，该机有如下特点： 1.SPWM的驱动核心采用了单片机SPWM芯片，TDS2285，所以，SPWM驱动部分相对纯硬件来讲，比较简单，制作完成后要调试的东西很少，所以，比较容易成功。 2.所有的PCB全部采用了单面板，便于大家制作，因为，很多爱好者都会自已做单面的PCB，有的用感光法，有点用热转印法，等等，这样，就不用麻烦PCB厂家了，自已在家里就可以做出来，当然，主要的目的是省钱，现在的PCB厂家太牛了，有点若不起（我是万不得已才去找PCB厂家的）。 3.该机所有的元件及材料都可以在淘宝网上买到，有了网购真的很方便，快递送到家，你要什么有什么。 如果PCB没有做错，如果元器件没有问题，如果你对逆变器有一定的基础，我老寿包你制作成功，当然，里面有很多东西要自已动手做的，可以尽享自已动手的乐趣。 4.功率只有600W，一般说来，功率小点容易成功，既可以做实验也有一定的实用性。 下面是样机的照片和工作波形：
一、电路原理： 该逆变器分为四大部分，每一部分做一块PCB 板。分别是“功率主板”；“SPWM 驱动板”；“DC -DC 驱动板”；
“保护板”。 1.功率主板： 功率主板包括了DC-DC推挽升压和H桥逆变两大部分。 该机的BT电压为12V，满功率时，前级工作电流可以达到55A以上，DC-DC升压部分用了一对190N08，这种247封装的牛管，只要散热做到位，一对就可以输出600W，也可以用IRFP2907Z，输出能力差不多，价格也差不多。主变压器用了EE55的磁芯，其实，就600W而言，用EE42也足够了，我是为了绕制方便，加上EE55是现存有的，就用了EE55。关于主变压器的绕制，下面再详细介绍。前级推挽部分的供电采用对称平衡方式，这样做有二个好处，一是可以保证大电流时的二个功率管工作状态的对称性，保证不会出现单边发热现象；二是可以减少PCB反面堆锡层的电流密度，当然，也可以大大减小因为电流不平衡引起的干扰。高压整流快速二极管，用的是TO220封装的RHRP8120，这种管子可靠性很好，我用的是二手管，才1元钱一个。高压滤波电容是470uf/450V的，在可能的情况下，尽可能用的容量大一些，对改善高压部分的负载特性和减少干扰都有好处。 H桥部分用的是4个IRFP460，耐压500V，最大电流20A，也可以用性能差不多的管子代替，用内阻小的管子可以提高整机的逆变效率。H桥部分的电路采用的常规电路。 下面是功率主板的PCB截图，长宽为200X150MM，因为，这部分的电路比较简单，所以，我没有画原理图，是直接画了PCB图的。该板布板时，曾得到钟工的提示帮助，特在此表示感谢。 2. SPWM驱动板 和我的1KW机器一样，SPWM的核心部分采用了张工的TDS2285单片机芯片。关于该芯片的详细介绍，可以看我以前的贴子：https://www.doczj.com/doc/db17860772.html,/topic/563779，这里不详说了。U3,U4组成时序和死区电路，末级输出用了4 个250光藕，H桥的二个上管用了自举式供电方式，这样做的目的是简化电路，可以不用隔离电源。 因为BT电压会在10-15V之间变化，为了可靠驱动H桥，光藕250的图腾输出级工作电压一定要在12-15之间，
1000W 正弦波逆变器制作过程详解 1000W 正弦波逆变器制作过程详解 作者:老寿 这个机器，输入电压是直流是12V, 也可以是24V ，12V 时我的目标是800W ，力争1000W ，整体结构是学习了钟工的3000W 机器.具体电路图请参考:1000W 正弦波逆变器（直流12V 转交流220V）电路图也是下面一个大散热板，上面是一块和散热板一样大小的功率主板，长228MM ，宽 140MM 。升压部分的4 个功率管，H 桥的4 个功率管及4 个TO220 封装的快速二极管直接拧在散热板；DC-DC 升压电路的驱动板和SPWM 的驱动板直插在功率主板上。 因为电流较大，所以用了三对6 平方的软线直接焊在功率板上： 吸取了以前的教训：以前因为PCB 设计得不好，打了很多样，花了很多冤枉钱，常常是PCB 打样回来了，装了一片就发现了问题，其它的板子就这样废弃了。所以这次画PCB 时，我充分考虑到板子的灵活性，尽可能一板多用，这样可以省下不少钱，哈哈。 如上图：在板子上预留了一个储能电感的位置，一般情况用准
开环，不装储能电感，就直接搭通，如果要用闭环稳压，就可以在这个位置装一个EC35 的电感。上图红色的东西，是一个0.6W 的取样变压器，如果用差分取样，这个位置可以装二个200K 的降压电阻，取样变压器的左边，一个小变压器样子的是预留的电流互感器的位置，这次因为不用电流反馈，所以没有装互感器，PCB 下面直接搭通。 上面是SPWM 驱动板的接口，4 个圆孔下面是装H 桥的4 个大功率管，那个白色的东西是0.1R 电流取样电阻。二个直径40 的铁硅铝磁绕的滤波电感，是用1.18 的线每个绕90 圈，电感量约1MH ，磁环初始导磁率为90。 上图是DC-DC 升压电路的驱动板，用的是KA3525 。这次共装了二板这样的板，一块频率是27K ，用于普通变压器驱动，还有一块是16K ，想试试非晶磁环做变压器效果。 H 桥部分的大功率管，我有二种选择，一种是常用的 IRFP460 ，还有一种是IGBT 管40N60 ，显然这二种管子不是同一个档次的，40N60 要贵得多，但我的感觉，40N60 的确要可靠得多，贵是有贵的道理，但压降可能要稍大一点。 这是TO220 封装的快恢复二极管，15A 1200V ，也是张工 提供的，价格不贵。我觉得它安装在散热板上，散热效果肯定比普通塑封管要强。 这次的变压器用的是二个EC49 磁芯绕制的，每个功率
U3988是数字化的、功能完善的正弦波单相逆变电源 / UPS 主控 芯片，它不仅可以输出高精度的SPWM正弦波脉冲序列，还可以实现稳压、保护、市电/逆变自动切换、充电控制等功能，并且具备LED指示灯驱动、蜂鸣器控制、逆变桥控制引脚，从而可以利用该芯片组成一个完整的逆变电源/UPS系统，用该芯片控制的逆变桥输出，既可以是传统的工频变压器结构，也可以是高频升压后的直接逆变结构。为方便生产过程中的调试，该芯片还具备测试模式，在该模式下，所有的保护功能、市电切换、充电控制均不起作用，仅工作在可以稳压的逆变状态，为最基本的调试和测试提供了方便。 U3988 的内部构成主要有：正弦波发生器、双极性调制脉冲产生逻辑、50Hz（或 60Hz）时基、电压反馈/短路检测、正弦波峰值调压稳压单元、外部扩展的保护响应逻辑、市电过零脉冲过滤、市电电压测量、电池电压测量、逆变控制、充电控制、指示灯控制、蜂鸣器控制、抗干扰自恢复单元构成。整个电路封装成一个18引脚IC（DIP18），其内部结构框图如图一所示： 图二是U3988的引脚图。 VDD是芯片的电源引脚，接单一+5V；GND是地； OSC1、OSC2是时钟引脚，接20MHz晶振； OUTA、OUTB是正弦波SPWM脉冲序列的输出引脚，这两个引脚输出的信号一般要通过死
区控制电路才能送到逆变桥； OUTG是逆变桥使能控制输出，该引脚输出低电平时允许逆变桥工作，输出高电平时则禁止逆变桥工作； AV_CK是逆变输出电压反馈引脚，该引脚接受的是模拟量输入，逆变桥最终输出的正弦波交流电压通过反馈电路送到该引脚，由芯片对逆变输出电压实现稳压、调压和短路检测； BT_CK是电池电压测量引脚，是模拟量输入引脚，电池电压经过电阻降压送到该引脚，由芯片对电池实现欠压保护、充电检测，若不需要使用该引脚，可以直接接+5V； AC_CK是市电电压测量引脚，这也是模拟量输入引脚，市电电压经过降压、整流、滤波、电阻分压后，送到该引脚，芯片会根据该引脚电压的变化，判断市电是否异常，并决定是否进行市电/逆变切换；若不需要使用该引脚，也可以直接接+5V； ACPLUS引脚是市电检测输入，芯片由此引脚的高低电平判断市电的有无；有市电时要将该引脚拉成低电平，对于检测市电的电路，如果为了提高响应速度而不采用滤波电容，也是允许的，虽然在该引脚的低电平信号中含有过零脉冲，但并不会使U3988频繁地进入逆变状态，因为在芯片的内部有过零脉过滤逻辑； AC/DC引脚是市电/逆变控制输出，输出高电平时为市电，输出低电平时为逆变； CHARG引脚是充电控制输出，高电平有效； LED_L引脚是逆变/欠压指示输出，低电平时表示逆变状态，闪烁时表示欠压； LED_P引脚是保护指示输出，当检测到短路或者外部的扩展保护时，芯片停止逆变，进入保护状态，此时指示灯闪烁； PROT引脚是扩展保护输入引脚，高电平有效，用户可以通过外部的或门逻辑实现过流、过温等保护输入，该引脚在逆变和市电状态都可以响应外部的保护请求； BEEP/TEST是双向引脚，正常工作时是蜂鸣器控制输出引脚，通过三极管驱动电磁式蜂鸣器，当在芯片加电的瞬间，该引脚是输入引脚，用来检测外部TEST跳线的状态；关于该引脚的详
正弦波逆变电源的设计 摘要 此正弦波逆变电源的设计，用10-14.5V的直流电作为输入电压，输出电压为36V，频率为50HZ，额定满载输出功率为50W的正弦波交流电。该正弦波逆变电源以TMS320芯片为控制核心，由Boost升压电路和全桥逆变电路构成系统主电路，逆变部分采用SPWM调节方式，利用闭环反馈调节控制输出电压。在控制电路上，以TMS320控制驱动电路，驱动DC/DC变换电路以及DC/AC 变换电路，TMS320还控制SPWM的计算和实时电压、电流采样运算；在保护上，电路具有欠压、过压、过流保护、输出短路自恢复和频率可调，以及输出电压可调等功能。其系统效率高，性能稳定，该电源很好的完成了各项指标，输出功率达到49.6HZ,THD为1.6%，逆变效率达到93%，欠压保护点8.9V,过压保护点16.2V；当欠压时，输出关闭。 关键词：正弦波； SPWM；升压；逆变器
Research on the single-phase sine wave inverter power Abstract This design of sine wave inverter, with 10 to 14.5V DC as the input voltage .The sine wave AC output voltage is 36V,the frequency is 50HZ, and its rated full load output power is 50W. The sine wave inverter is using TMS320 chip as the control core. Its system main circuit is consist of the Boost circuit and full-bridge inverter circuit,The inverter part adopts SPWM adjustment method, and use closed-loop feedback to control the output voltage .At the control circuit, with TMS320 to control drive circuit, driving DC / DC converter circuit and DC / AC converter circuit, TMS320 also controls SPWM computing and real-time voltage and current sampling operation. In the protection, the circuit has undervoltage, overvoltage, over-current protection, output short circuit self-recovery and frequency is adjustable, and the output voltage is adjustable functions. Its system has high efficiency and stable performance. the power finishes every indicators very well, the output power reaches 49.6HZ, THD reaches 1.6%, inverter efficiency reaches 93%, the undervoltage protection point reaches 8.9V, overvoltage point reaches 16.2V; when it is overvoltage, the output is off. Keywords:sine wave;SPWM；boost；inverter