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文檔簡介
1、基于TDS2285芯片的正弦波1200W逆變器開發指南以TDS2285芯片為核心,打造一款正弦波1200W逆變機器,使大家對TDS2285芯片有更深入的了解。我們知道在許多逆變的場合中,都是低壓DC直流電源要變成高壓AC電源,所以中間是需要升壓才能完成這一變化,我們此次討論的依然是采用高頻的方式來做逆變,采用高頻的方式相對于工頻方式來做有許多優點:高轉換效率,極低的空載電流,重量輕,體積小等。也許有人會說工頻的皮實,耐沖擊,對于這一點我也非常認同,不過需要指出的是,高頻的做的好,一點也不會輸于工頻的,這一點,已經通過我們公司的產品和TDS2285的出貨情況得到了肯定。所以,以下就讓大家看看TD
2、S2285芯片在該系統中表現吧!DC-DC升壓部分:此次設計是采用DC24V輸入,為了要保證輸出AC220,在此環節中,DC-DC升壓部分至少需要將DC24V升壓到220VAC*1.414=DC311V,這樣在311V的基礎上才能有穩定的AC220V出來,為了能達到這一目地,我們采用非常熟悉的推挽電路TOP來做該DC-DC變換,電路圖如下:該電路圖中,GR,GL是兩路推挽PWM信號,分別驅動由2個RU190N08并聯的大電流MOSFET。變壓器采用EE55,二極管為RHRP1520,實際可以用RHRP860就可以了,我是正好沒有860了,所以才用15120。設置輸出的空載高壓為380V,這樣,
3、變壓器就可以用33:49T這樣來繞制了,具體繞法請搜索論壇里的老帖,有很多都非常詳細。到此,有了DC380V了,還怕不能出來AC220嗎?呵呵下面開始講DC-AC部分,在這部分,電路也是非常簡單,請看下面的電路:從上圖可以看出,DC-AC部分由H橋電路構成,通過L1,L2和C22濾波后得到純正的正弦波,輸出波形見下圖:LS2構成輸出過流檢測電路,由R22構成H橋短路保護電路,至此功率部分的電路(包括DC-DC,DC-AC)全部給出,大家看看,是不是非常簡單啊,下面就看看控制這些功率元件正常運作的小信號電路吧。最后,我將怎么樣調試TDS2285,以及其中遇到的一些小問題,做一些分析!很多人拿到芯
4、片之后就迫不及待的用萬用板做一個基本的電路,事實證明這樣是可行的,但是也能碰到各種各樣的問題。如下:1、芯片通電后,第5腳上的LED閃爍,芯片6、8腳上無輸出。這個問題是最容易出現,此時LED閃爍代表著芯片進入保護狀態了,也就是故障報警模式,第9腳上接的蜂鳴器和該狀態是同步的,LED的指示狀態代表著不同的故障或者保護模式。根據規格書里面的描敘如下:LED:指示逆變器工作狀態,當一直輸出為5V時,LED常亮,逆變工作正常;當蓄電池電壓輸入出現過壓或低壓狀態時,該指示燈每隔1秒閃動一次或者每隔1S閃爍3次。當輸出交流過流或者短路時,指示燈每隔0.5秒閃動一次。過壓保護出現時,LED每隔1S閃爍3次
5、。欠壓保護出現時,LED每隔1S閃爍1次。由于LED腳和BEL(蜂鳴器)腳的報警狀是同步的,所以規格書有下列描述:BEL:故障告警,該引腳上驅動一蜂鳴器,配合LED引腳上的狀態,當蓄電池電壓輸入出現過壓或低壓狀態時,該蜂鳴器隨LED指示燈每隔1秒報警一次或者每隔1S報警3次。當輸出交流過流或者短路時,該蜂鳴器隨LED指示燈每隔0.5秒報警一次。過壓保護出現時,蜂鳴器每隔1S報警3次。欠壓保護出現時,蜂鳴器每隔1S報警1次。對于這個問題,只要保持好第13引腳(VBAT)上的電壓在0.9V-1.3V范圍內,就可以保證低壓和過壓保護不起作用,芯片就不會進入過、欠壓保護狀態內。對于12V電池輸入只要分
6、壓電阻上100K,下10K,過欠壓范圍就是10.5-14.5V,對于24V系統,只要分壓電阻上100K,下4.7K,過欠壓范圍就是22.5-29.5V,非常滿足設計需要。2、如果按照以上解決的辦法,LED還是閃爍,那么可能是進入了短路保護狀態,比如0.5S閃爍一次,請詳細檢查第11腳(SD)上的電壓,如果電壓低于2.5V,就會進入該保護狀態,在調試的情況下,可以斷開外部電路,將該腳通過2.4K電阻直接接入5V上,需要注意的是:一旦TDS2285芯片運作過程中發生該保護,只有在給芯片斷電后重新上電,芯片才能有輸出SPWM,因為該保護是鎖定的,不會自動重啟!3、電路完成后,空載運行一切正常,能輸出
7、220V正弦波,但是一帶負載就發生保護,LED0.5S閃爍一次。發生該問題是由于短路保護設計的太靈敏,H橋上的MOSFET一般要留出4倍以上的電流容量,這樣可以將短路保護的電流檢測值放大一些,在此時需要仔細設置和多次調整,確保在大負載的沖擊下,整機能可靠運行,并且不至于發生燒毀MOSFET等功率器件的情況。4、調試TDS2285的時候,H橋上先不要通380V的高壓,先用低壓電源通電,比如通12V,檢查靜態電流,如果超過1MA,那么就是有電路問題,需要詳細檢查的地方就是光耦驅動電路,和MOSFET是否有壞掉的,如果只要壞掉一個零件,那么需要將光耦,MOSFET,以及MOSFET的G極電阻,不管好
8、壞都要換掉,調試起來就不至于走彎路,因為很多情況下,你換掉了壞的零件,一通高壓,另外的又莫名其妙的壞掉。逆變器制作全過程(新手必看)制作600W的正弦波逆變器, 該機具有以下特點:1.SPWM的驅動核心采用了單片機SPWM芯片,TDS2285,所以,SPWM驅動部分相對純硬件來講,比較簡單,制作完成后要調試的東西很少,所以,比較容易成功。2.所有的PCB全部采用了單面板,便于大家制作,因為,很多愛好者都會自已做單面的PCB,有的用感光法,有點用熱轉印法,等等,這樣,就不用麻煩PCB廠家了,自已在家里就可以做出來,當然,主要的目的是省錢,現在的PCB廠家太牛了,有點若不起(我是萬不得已才去找PC
9、B廠家的)。3.該機所有的元件及材料都可以在淘寶網上買到,有了網購真的很方便,快遞送到家,你要什么有什么。如果PCB沒有做錯,如果元器件沒有問題,如果你對逆變器有一定的基礎,我保證你制作成功,當然,里面有很多東西要自已動手做的,可以盡享自已動手的樂趣。4.功率只有600W,一般說來,功率小點容易成功,既可以做實驗也有一定的實用性。下面是樣機的照片和工作波形: 一、電路原理:該逆變器分為四大部分,每一部分做一塊PCB板。分別是“功率主板”;“SPWM驅動板”;“DC-DC驅動板”;“保護板”。1.功率主板: 功率主板包括了DC-DC推挽升壓和H橋逆變兩大部分。該機
10、的BT電壓為12V,滿功率時,前級工作電流可以達到55A以上,DC-DC升壓部分用了一對190N08,這種247封裝的牛管,只要散熱做到位,一對就可以輸出600W,也可以用IRFP2907Z,輸出能力差不多,價格也差不多。主變壓器用了EE55的磁芯,其實,就600W而言,用EE42也足夠了,我是為了繞制方便,加上EE55是現存有的,就用了EE55。關于主變壓器的繞制,下面再詳細介紹。前級推挽部分的供電采用對稱平衡方式,這樣做有二個好處,一是可以保證大電流時的二個功率管工作狀態的對稱性,保證不會出現單邊發熱現象;二是可以減少PCB反面堆錫層的電流密度,當然,也可以大大減小因為電流不平衡引起的干擾
11、。高壓整流快速二極管,用的是TO220封裝的RHRP8120,這種管子可靠性很好,我用的是二手管,才1元錢一個。高壓濾波電容是470uf/450V的,在可能的情況下,盡可能用的容量大一些,對改善高壓部分的負載特性和減少干擾都有好處。H橋部分用的是4個IRFP460,耐壓500V,最大電流20A,也可以用性能差不多的管子代替,用內阻小的管子可以提高整機的逆變效率。H橋部分的電路采用的常規電路。下面是功率主板的PCB截圖,長寬為200X150MM,因為,這部分的電路比較簡單,所以,我沒有畫原理圖,是直接畫了PCB圖的。該板布板時,曾得到好友的提示幫助,特在此表示感謝。2. SPWM驅動板和我的1K
12、W機器一樣,SPWM的核心部分采用了張工的TDS2285單片機芯片。關于該芯片的詳細介紹,這里不詳說了。U3,U4組成時序和死區電路,末級輸出用了4個250光藕,H橋的二個上管用了自舉式供電方式,這樣做的目的是簡化電路,可以不用隔離電源。因為BT電壓會在10-15V之間變化,為了可靠驅動H橋,光藕250的圖騰輸出級工作電壓一定要在12-15之間,不能低于12V,否則可能使H橋功率管觸發失敗。所以,這里用了一個MC34063(U9),把BT電壓升至15V(該升壓電路由鐘工提供),實驗證明,這方式十分有效。整個SPWM驅動板,通過J1,J2插口和功率板接通,各插針說明如下:J2:2P-4P; 7P
13、-9P; 13P-15P; 18P-20P 分別為H橋4個功率管的驅動引腳 23P-24P為交流穩壓取樣電壓的輸入端。J1:1P為2285輸出至前級3525第10P的保護信號連接端,一旦保護電路啟動,2285的12P輸出高電平,通過該接口插針到前級3525的10P,關閉前級輸出。6P-7P-8P為地GND。9P接保護電路的輸出端,用于關閉后級SPWM輸出。10P-11P接BT電源。下面是SPWM驅動板的電原理圖和PCB截圖:3.DC-DC驅動板 DC-DC升壓驅動板,采用的是很常見的線路,用一片SG3525實現PWM的輸出,后級用二組圖騰輸出,經實驗,如果用一對190N08
14、,圖騰部分可以省略,直接用3525驅動就夠了。因為這DC-DC驅動板,和我的1000W機上的接口是通用的,所以有雙組輸出,該機上只用了一組。板上有二個小按鈕開關,S1,S2,S1是開機的,S2是關機的,可以控制逆變器的啟動和停機。這驅動板,是用J3,J4接口和功率板相連的,其中J3的第1P為限壓反饋輸入端。下面是DC-DC升壓驅動電路圖和PCB截圖:4.保護板我這次沒有做保護板,有如下原因:首先是沒有保護板該機也可以工作,加上這段時間比較忙,所以,保護板就拉下了;其次是:我這次公布的功率主板,是后來經修正過的,保護板上的接口也做了改動,而我的樣機用的是沒有修正過的PCB板,即便是做了保護板,也
15、插不上去。我倒是希望有朋友如果用我的PCB文檔去廠家打樣,不要忘記,多給我打一套,寄給我,我就可以根據新的功率主板來畫保護板了。下面是保護部分的電路圖,是我學習了鐘工公布的3000W上用的保護電路變化而來的。二、主要部件的制作和采購1.SPWM主芯片2.主變壓器主變壓器是制作逆變器成功與否的關健,本機主變用的磁芯為EE55,材質PC40,我在杭州電子市場買到了一種質量很好的骨架,立式的,腳位11加11,腳粗1.2MM。繞制數據:初級2T加 2T,用10根0.93的線。初級導線總面積為6.8平方MM,次級為0.93線一根,繞60T。 繞前準備: 先準備骨架,把骨架上22個引
16、腳,剪去4個,下面紅圈處就是表示已經剪去的腳。上面二個獨立的腳是高壓繞組用的,遠離下面的腳有利于絕緣,中間及下面的腳是低壓繞組用的,左邊是一個繞組2圈,右邊是另一個繞組2圈。繞制步驟:A),先繞二分之一的高壓繞組(次級),先在骨架上用高溫膠帶粘一層,這樣做是為了防止導線打滑,用一根0.93線繞一層,約30圈(注意的是,高壓繞組的線頭要做好絕緣,我是套進一小段熱縮套管,用打火機烤一下,就緊緊包在線頭上了),再用膠帶固定住線頭,不要讓它散出來,并在高壓繞組的外面用高溫膠帶包三層。B),下面就可以繞低壓繞組了(初級),低壓繞組分成二層繞,也就是每一層是2加2,用5根線并繞,我畫了一個圖(見下面圖),
17、不知大伙能不能看清楚結構情況。 先用5根0.93線繞2圈(見圖二中紅線),中間留空隙,再在空隙處用另外5根線繞2圈(見圖二中藍線),每根線長約37CM。用同樣的方法繞二層,層間包二層膠帶,這樣就相當于用了10根線并繞。繞完低壓繞組,在繞組外用高溫膠帶包三層。繞低壓繞組要注意的問題是:線頭留在下面,即骨架引腳處,線尾留長一點,暫時留在骨架的上面(等繞完高壓繞組后要向下折下來)。從(圖一)可以看出,實際上,低壓繞組的頭和尾是有一段是重疊的,也就是不是2圈,而是約2.2圈,這樣做可以大大減少漏感。C),再繼續繞高壓繞組,繞完另外的30圈,要注意的是,這30圖要和里面的30圈繞向相同,這點很
18、關健。如果一層繞不下,就把剩下幾圈再繞一層。D),繞完高壓繞組后,在外面用高溫膠帶包三層,就把低壓繞組原先留在上面的線頭折下來(見圖三),準備焊在骨架的腳上。去漆可以用脫漆劑,用棉簽沾一點脫漆劑,抹在線頭上,過一會兒,漆就掉下來了,就可以焊了。 E),再后在整個繞組的外面包幾層高溫膠帶,繞好的線包外觀要飽滿平整。F),現在可以插磁芯了,插磁芯之前要對磁芯的對接面做清潔處理,我是用膠帶粘幾下,把磁芯對接面的粉末全清潔干凈,插入磁芯,用膠帶扎緊,有條件的話對磁芯對接處用膠水做固定。我發現用這種方法繞制的變壓器漏感比較小。以前用銅帶繞制,漏感一般在0.8uH以上,現在可以做到0.4uH以下。我想原因
19、是:因為銅帶要焊引出線頭,這樣就留下了一個錫堆,再繞高壓繞組時,中間就有一個空隙,導致耦合不緊。下圖為測試漏感示意圖。 如果有條件,一定要做一個耐壓測試,任一個低壓繞組對高壓繞組的絕緣要在1500V以上,這樣才可以放心使用。3. AC輸出濾波磁環 對于象我這樣純手工打造的愛好者來講,這個磁環的繞制也是十分頭痛的事。磁環是采用直徑40MM的鐵硅鋁磁環,用1.18的線,在上面穿繞90圈,線長約4.5米,如果用導磁率為125的磁環,電感量大約在1.5mH,用導磁度為90的磁環,電感量大約在1mH左右。我做過試驗,用二個這樣的磁環,每個電感量在0.7mH以上就可以正常工作了。繞制時
20、分二層,第一層,45圈,因為磁環外圈和內圈的周長不同,所以第一層繞時,內圈的線要緊密排列,而外圈的線是每圈之間留有一個空隙的。繞第二層時,內圈是疊在第一層線上,外圈是嵌在第一層線的空隙中,這樣繞出來的線圈才好看。當然,好象是否好看,也不影響使用。下面是我在淘寶上買過磁環的網店(無意為商家做廣告,只是方便朋友們采購)。注意,繞這個磁環時,一定要戴手套,否則,導線會讓你勒出血泡的。逆變器制作全過程(新手必看)時間:2010-08-14 00:15:21 來源:電源網 作者:4.散熱風扇本機前級功率管和H橋的功率管都用風扇散熱(安裝方法下面再詳述),這是一種小型儀表風扇,比電腦上的CPU風扇還要小一
21、點,實驗證明,在600W輸出的情況下,H橋的4個功率管散熱不成問題,但前級的二個功率管好象散熱不夠一點,如果有可能,最好用大一點的風扇。這風扇也是在淘寶網上買的,但現在這家店中好象沒有了,只能用其它差不多的風扇代替了 三、安裝與調試:本機的安裝調試并不復雜,但安裝前必須做到二點:1.所有元器件必須是好的,器件的耐壓和工作電流一定要夠,盡可能用新器件,有條件的話裝前對元器件作一番測試。2.PCB質量一定要好,裝前最好仔細地檢查一下,有沒有銅箔毛刺引起的短路等。下面我講一講各板子的安裝過程要注意的事項:1.功率主板:功率主板的安裝,因為都是一些大器件,所以安裝是比較方便的。大功率管的安裝
22、:先把大功率管的腳彎成如下圖所示的樣子,然后把管子金屬面朝上,將管腳插入焊接孔,在功率管的金屬面上涂一點導熱硅脂,再覆蓋一層矽膠片做絕緣。再把散熱器蓋上,從PCB下面升上來一個M3的螺絲,擰在散熱器,并擰緊,這樣,散熱器就緊緊壓在大功率管上了,再在反面把管腳焊好。這種裝法,主要是更換功率管比較方便。板子裝完后,接入12V直流電,見上圖,按一下S1開關,驅動板就開始工作了,測一下工作電流,一般應該在40MA左右,將示波器探頭接到圖中PWM輸出處,應該看到二路互為相反的PWM波輸出,頻率在28K左右,幅度為12V。因為這塊板子,當初我畫的時候,是和我的1000W機通用的,所以,插針處有二對輸出,但
23、在600W機中只用了左邊的一對。 3. SPWM驅動板SPWM驅動板,因為元器件較多,所以,安裝時一定要細心,元器件不能有問題,也不能裝錯。特別是板上的高速隔離光藕TLP250,買時一定要注意質量,現在淘寶上的價格很亂,我曾經買到很便宜的,全新的才2.8元一個,結果發現是打磨后重新印字的假貨。一般我認為,全新東芝原裝的,價格應該在5-6元的才是真的。裝好板子后,按下圖接上12V電源,總電流應該在120-130MA左右。測C22二端應該在19V左右,C23二端為15V,說明升壓電路部分基本正常。這時,就可以用示波器在SPWM輸出端測到SPWM波形,見上圖右邊的引出腳。(注意:因為二個上
24、管是自舉供電的,所以,在沒有接H橋的情況下,只能測到二個下管的SPWM波形,二個上管的波形暫時測不到的,這是正常的)。4.整機調試:為了安全起見,一般是前后級分開來調試,等把前后級都調好了,再聯起來調試,就方便了。A).前級的調試:先在電瓶的引線上接一個15A的保險絲,功率主板上的高壓保險絲不要裝,這樣,前后級就分開了。插上前級DC-DC驅動板,把萬用表直流電壓700V檔接在高壓電解二端,開機(按一下DC-DC驅動板上的ON啟動開關),前級就啟動了,功率主板上的高壓指示LED就亮了,這時,看直流高壓為幾V。調試DC-DC驅動板上的R12多圈電位器,使高壓輸出在370-380V之間。此時,12V
25、的電流應該在200MA之內,說明前級正常。這里如果看D極波形,應該是雜亂的波形,因為是空載限壓的狀態下,這樣的波形是對的。這里,可以稍稍為前級加點負載,可以用二個100W220V的燈泡串聯起來,接到高壓解的二端,這時電瓶電流可達到12A左右,讓它工作一段時間,看看前級功率管有沒有溫升,如果溫升不明顯,可以把電瓶保險絲換大點,繼續加大負載,一般在功率管散熱正常的情況下,前級可以加到600W左右。在加載的情況下,再看D極波形,應該是正常的方波,稍有點尖峰是沒有關系的,如果尖峰過大,說明變壓器制作不過關,要重新繞制。B).后級調試:調好前級后,再把前級的DC-DC驅動板拔下,在功率主板的高壓保險絲座
26、上,裝上一個1A左右的保險絲,在高壓電解二端接上一個60V左右的電壓,作為母線電壓,我是用一臺雙組的30V電源串起來當成60V用。插上SPWM驅動板,如果電路沒有問題,這時,在AC輸出端就可以測到正弦波了,電壓大約在40V左右,可以接一個36V60W的燈泡做負載。C).聯機 在前后級都正常的情況下,可以把前后級聯起來,完成整機調試把前級的DC-DC驅動板重新插上,后級AC輸出端的負載去掉,接上示波器(示波器最好用1:100的高壓探頭)和萬用表(AC700V檔),把高壓保險絲換成一個0.5A的。下面要做的事是:開機!即按一下DC-DC驅動板的啟動開關,成敗在此一舉,如果后級元件耐壓沒有
27、問題,此時,應該在示波器上看到正弦波了,波形應該很漂亮。這里,調整SPWM驅動板的多圈電位器R7,就可以看到輸出電壓在變化,把它調在225V左右停下。讓機器空載工作一段時間,如果沒有出現意外,可以把高壓保險絲換成2A的,慢慢加大負載,一般是100W,200W,400W,一步一步地加,每加一點讓機器老化一段時間,同時要密切注意前級功率管的溫升,如果溫度過高,要查出原因。我在裝這臺樣機時,曾遇到過300W以下一切正常,加到300W以上,H橋管子就有一個燒掉,也曾請朋友幫我診斷和查找原因,后來是加強了高壓直流和SPWM板電源的濾波就一切正常了。動手搭建1KW純正弦逆變器-已公布全部電路!這個機器,B
28、T是12V,也可以是24V,12V時我的目標是800W,力爭1000W,整體結構是學習了鐘工的3000W機器,也是下面一個大散熱板,上面是一塊和散熱板一樣大小的功率主板,長228MM,寬140MM。升壓部分的4個功率管,H橋的4個功率管及4個TO220封裝的快速二極管直接擰在散熱板;DC-DC升壓電路的驅動板和SPWM的驅動板直插在功率主板上。因為電流較大,所以用了三對6平方的軟線直接焊在功率板上:吸取了以前的教訓:以前因為PCB設計得不好,打了很多樣,花了很多冤枉錢,常常是PCB打樣回來了,裝了一片就發現了問題,其它的板子就這樣廢棄了。所以這次畫PCB時,我充分考慮到板子的靈活性,盡可能一板
29、多用,這樣可以省下不少錢,哈哈。如上圖:在板子上預留了一個儲能電感的位置,一般情況用準開環,不裝儲能電感,就直接搭通,如果要用閉環穩壓,就可以在這個位置裝一個EC35的電感。上圖紅色的東西,是一個0.6W的取樣變壓器,如果用差分取樣,這個位置可以裝二個200K的降壓電阻,取樣變壓器的左邊,一個小變壓器樣子的是預留的電流互感器的位置,這次因為不用電流反饋,所以沒有裝互感器,PCB下面直接搭通。上面是SPWM驅動板的接口,4個圓孔下面是裝H橋的4個大功率管,那個白色的東西是0.1R電流取樣電阻。二個直徑40的鐵硅鋁磁繞的濾波電感,是用1.18的線每個繞90圈,電感量約1MH,磁環初始導磁率為90。
30、上圖是DC-DC升壓電路的驅動板,用的是KA3525。這次共裝了二板這樣的板,一塊頻率是27K,用于普通變壓器驅動,還有一塊是16K,想試試非晶磁環做變壓器效果。這是SPWM驅動板的PCB,本方案用的是張工提供的單片機SPWM芯片TDS2285,輸出部分還是用250光藕進行驅動,因為這樣比較可靠。也是為了可靠起見,這次二個上管沒有用自舉供電,而是老老實實地用了三組隔離電源對光藕進行供電。因為上面的小變壓器在打樣,還沒有回來,所以這塊板子還沒有裝好。本方案中的SPWM驅動也是靈活的,既可以用單片機,也可以用純硬件,只要驅動板的接口設計得一致,都可以插到本方案的功率板上,甚至也可以做成方波逆變器。
31、這次DC-DC功率部分的大管子,沒有用2907,而是用了深圳黃工向我推薦的RU190N08(黃工QQ541168979),上圖中的電流應該是190A,錯打了180A。因為這管子比2907稍便宜點,所以我準備試一試。H橋部分的大功率管,我有二種選擇,一種是常用的IRFP460,還有一種是IGBT管40N60,顯然這二種管子不是同一個檔次的,40N60要貴得多,但我的感覺,40N60的確要可靠得多,貴是有貴的道理,但壓降可能要稍大一點。這是TO220封裝的快恢復二極管,15A 1200V,也是張工提供的,價格不貴。我覺得它安裝在散熱板上,散熱效果肯定比普通塑封管要強。 這
32、次的變壓器用的是二個EC49磁芯繞制的,每個功率500W,余量應該比較大的,初級并聯,次級串聯。用二個變壓器的理由是:1,有利于功率的輸出,2.變比小了,可能頭痛的尖峰問題會少一些。 這幾天是馬不停蹄地在做,因為年底,雜七雜八的事情總多一些,希望下個星期能上電試機。因為經常要在散熱板上鉆孔,還去買了一個小臺鉆。2010年2月3日:今天對前級進行上電,第一次沒有成功,空載電流近1A,查到是變壓器的原因,后來換了磁芯,空載降到360MA(每個變壓器180MH,基本可以接受),可見磁芯的重要性,而現在要買到幾付好的磁性實在太難了。所幸的是D極波形很好,這次的變壓器應該做得還
33、可以了,參數是:初級3+3,用0.2*29的銅帶,次級44T,用0.74線二根。下一步準備為前級加載,因為一臺逆變器,能不能輸出預定的功率,前級質量是決定因素。只因那個大功率的開關電源還有一點小問題要解決,所以,加載可能還要過幾天。這照片上的穩壓電源上顯示電流為450MA,因為并不是完全空載,我在高壓處掛了一個LED,用150K2W電阻降壓,這個指示電路要消耗近1W功率,約增加90MA的電流。2010年2月6日:今天對前級進行加載實驗,前級為開環,也沒有裝儲能電感,分二步:第一步:加載約630W,負載是一個200R、1KW的大電阻,這時工作電流為54.5A。連續工作一小時,散熱板和190N08
34、大功率管及變壓器只有微溫,D極波形還比較好,尖峰剛露,不明顯,這時母線高壓為356V。第二步:進一步加大負載,又掛上了二個串聯的200W燈泡,這時工作電流77.9A左右,此時,實際輸出功率在900W以上了,母線高壓降至347V,D極波形有一路能看到明顯的上沖尖峰。工作半小時,散熱板溫度為45度, 4個190N08管殼溫度:3個為46度,有一個為51度,變壓器也有點熱。但快速二極管一點也不熱。如果要逆變輸出1000W,前級起碼要能輸出1100W左右,從今天情況來看,溫升好象快了些,溫度主要集中在大功率MOS管和變壓器。因為這樣的結構,換管子很麻煩,本來想把190N08換成2907,做一個對比實驗
35、。變壓器熱,我還是認為磁芯質量不過關,因為在900W時,每個變壓器單邊繞組的電流不到20A,我用的是0.2X29MM的銅帶,有5.8個平方MM,電流密度只有3A多一些,初級繞組是不應該發熱的;次級有0.74X2,900W時流過的電流不到3A,也不應該熱。看來磁芯實在太重要了。明天準備用風機對散熱板進行主動性散熱,加載到1050W以上。2010年2月7日 今天又繼續加大負載,再用二個150W燈泡串聯接上去,因為考慮到大電流時線路的壓降,把電源電壓調高了0.2V,為12.4V,但到線路板還是只有12.1V(我的電源線是用二根10平方并聯的)。開機后,工作電流達到98.7A
36、,母線電壓為345V,母線電流為3.151A,此時,實際輸出功率為1087W。D極波形上的尖峰有點加高,達到45Vpp(因為我在設計PCB時,沒有考慮用吸收回路,再加上尖峰也沒有達到管子的耐壓值,所以也就不去理它了)。此時,功耗達到了1194W,前級的實際效率只有91%了。變壓器溫升很明顯了,因為我在散熱板下面放了一個小風扇,所以,管子的溫度一直在40度以下,我只讓它工作了約20分種。 小結:前級的實驗并沒有結束,我還想用納米晶磁環做一次實驗,但年內肯定是沒有時間了,過了年再試了。看來BT在12V時,要提高功率和效率,瓶頸主要是:1.變壓器,包括磁芯質量,繞制數據及工
37、藝等;2.大功率MOS管,內阻一定要小;3.布線及結構,我PCB反面大電流路徑都有15-20MM寬的銅箔,填錫達2MM,還加焊了幾根4平方的銅線,結構方面主要是散熱一定要順暢,加小風扇是很好的辦法。2010年2月9日 今天的工作本來想把RU190N08和2907做一個對比測試,測試這二種管子在不同輸出功率時的效率情況,于是,先調整了各種測試儀表,先把已經裝在板子上的RU190N08做了測試,測試結果如下,看來黃工的這幾個管子還是算掙氣,一路測下來,效率情況良好。 接下來就是花了一個多小時換管子,裝上了4個全新的IRFP2907,本是興沖沖開機
38、,希望是一個很好的結果,但萬萬沒有想到的是-失敗! 在掛上1號負載時(二個150W燈泡串聯),工作電流達41.5A,輸入功率達523.3W,輸出功率為283.4W,效率僅為:54%。這可是做夢都沒有想到的結果,2907管子很快發熱。 在百思不解的情況下,查看D極波形,居然出現了長長的尖峰: 一般情況下,出現這樣的波形,肯定是懷疑變壓器漏感太大,但我這二個變壓器在用RU190N08時,工作得很好,在掛1號負載時,根本看不到尖峰。 我再測G極波形,發現驅動方波全部變成了梯形波,這才恍然大悟,原來
39、是2907的驅動功率不足所致。看來2907的結電容遠遠大于RU190N08,用3525直接推動4個2907有點困難。為了證實我的想法,我把柵極電阻從原先的20R換成了10R,再開機,這時,在同樣負載下,電流下降為28.3A(用RU190N08時只有21.9A),欠激是肯定的了,因為我的驅動板上沒有裝圖騰柱輸出,現在只好等重新做了驅動板再試了。(驅動功率不足,D極會出現長長的尖峰,這可是第一次遇到,長見識了啊!)上圖是柵極波形,這時電阻已經換成10R,在用20R時情況還要糟很多。上圖是從3525的11、14腳上測到的波形,已經有點變形。2010年2月11日 今天花了一天
40、的時間,重新畫了一塊帶圖騰柱輸出的DC-DC驅動板,但過年了,沒有地方能打樣了,郁悶啊,哈哈,過年了,什么都停了,廠停了,快遞停了,所以,我很不喜歡過年!2010年3月1日 過完年了,這里老壽祝大家新年快樂,萬事如意! 帶圖騰柱輸出的DC-DC驅動板的PCB終于來了,今天裝了一塊進行試機。因為加了圖騰柱輸出,所以2907欠激的情況大為改善,但空載電流卻比用190N08時要大很多,不去管它了,繼續實驗下去。下面的表格是2907和190N80的工作情況對比下圖是用2907時的空載波形:下圖是用2907時,前級輸出1100W時的波形照片:從上圖可以
41、看出,空載和滿載時的波形差不多。現在有二個問題弄不明白,請各位探討:1.在變壓器相同的前提下,用不同的功率管,D極的波形為什么會大不相同,用190N08時的尖峰要明顯比用2907時要小,是不是結電容大小不同引起的?2.用雙變壓器的前級,用2907時的空載電流接近1A,而用190N08時不到400MA,是什么原因?小功率時,190N08的效率比2907要高,但在最大功率時,2907稍有優勢。但發熱量,2907比190N08要小一些。2010年3月2日 下圖是今天剛裝好的SPWM驅動板,經測試工作正常。2010年3月4日 今天把SPWM驅動板插上去了,一開機,保護電路竟然誤動作,蜂鳴器嘟嘟做響,后來請教了張工后,改了幾個元件的數值,問題就解決了。 開機成功了(這次居然沒有炸管子),正弦波波形良好,我用了二個200W一個150W的燈泡做負載,電參儀上顯示輸出功率為617W,算了一下,這
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