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1000W逆变器

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简介

EGD1000W逆变器是基于EG8025的SPWM专用芯片而设计的Demo方案其额定的输出功率为1000瓦最大可到1200瓦输出电压为 220V±2%输出频率为50HZ额定输出电流为 4.6 安培

简介:EGD1000W逆变器是基于EG8025的SPWM专用芯片而设计的Demo方案其额定的输出功率为1000瓦最大可到1200瓦输出电压为 220V±2%输出频率为50HZ额定输出电流为 4.6 安培

开源协议

GPL 3.0

创建时间:2023-04-13 19:33:02更新时间:2024-03-04 10:40:55

描述

项目简介

该项目为 DC-DC-AC 两级功率变换结构,前级为隔离 DC-DC 升压电路,采用了 EGT003 前级全桥准谐振升压的驱动模块,DC-DC 升压变换结构如下图所示:
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图一
将蓄电池直流 48V 转换到 310V~400V 高压直流母线电压,后级为 DC-AC 全桥变换器,采用了 EGS005 电流模式的 SPWM 驱动模块,将高压直流母线电压转换到 220VAC 的纯正弦波电压,能实现空载波形失真率小于 1.5%、满载波形失真率小于 3%和高精度输出电压的特性,能满足逆变器的波形要求。DC-AC 变换电路如下图:
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图二
下图为全桥准谐振 DC/DC 变换器原理图
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图三
直流24V蓄电池电压通过Cin滤波电容连接到全桥MOS管Q1 和Q3的D端,Cin滤波电容采用了多个MLCC低ESR的电容并联,Q1、Q2 和 Q3、Q4,驱动信号为频率70KHz、占空比为 50%、上下管死区为500nS 的PWM互补信号,谐振电路器件由 Lr,Cr 组成串联谐振,调试时调整 PWM 频率使其对应到 Lr,Cr 谐振点上,目的使其Q1和Q2能实现零电流开启和关断,输出桥式整流由 D1、D2、D3、D4 组成,经Cout大电容滤波后得到较平滑的高压直流电压。直流 24V 升压到 360V 左右的高压,主要由变压器的匝比来完成,合理设计变压器的匝比,使变换器工作在开环模式,来实现控制逻辑最简化。
 
 
为了更好的理解全桥准谐振电路的工作原理,现将 Q1、Q2 和 Q3、Q4 实现零电流开启和关断的过程描述如下: 结合图 三 的原理图,谐振电路由 Lr 和 Cr 组成串联谐振,谐振频率根据公式 f=1/[2π√(LrCr)],其中 Lr 是包括变压器的漏感。
图四为 Q1、Q2 和 Q3、Q4 工作在软开关全桥模式下工作波形,”G1 on Q1”信号为 Q1 MOS 管的门极波形,”G2 on Q2” 信号为 Q2 MOS 管的门极波形,”G3 on Q3”信号为 Q3 MOS 管的门极波形,”G4 on Q4”信号为 Q4 MOS 管的门极波形,Q1、Q2 和 Q3、Q4 为频率 70KHz,占空比为 50%,死区为 500nS 的 PWM 互补信号。假设正周期 Q1、Q4 的门极为高电平使其导通,24V 电源将通过 Q1 和 Q4 加在 T1 变压器的 NP 绕组两端,变压器的 NS 两端将产生 24VxN 倍的电压(N 为变压器匝比),由变压器的同名端可知,NS 的电压将通过 Lr、Cr、D1 和 D4 提供给负载,当电流流过 Lr 和 Cr 时,谐振电流将按正弦规律变化,此电流对应到变压器的初级电流如图四所示的“In(p)”电流波形的正半周,“D2 on Q2” 信号为 Q2 MOS 管的漏极波形,从图四中可以看出 Q1 和 Q2 的开启和关断都工作在零电流模式下。同理负周期 Q3 和 Q2 的门极为高电平使其导通,24V 电源将通过 Q3 和 Q2 加在 T1 变压器的 NP 绕组两端,变压器的 NS 两端将产生 24VxN 倍的电压(N 为变压器匝比),由变压器的同名端可知,NS 的电压将通过 Lr、Cr、D2 和 D3 提供给负载,当电流流过 Lr 和 Cr 时,谐振电流将按正弦规律变化,此电流对应到变压器的初级电流如图 2-2 所示的“In(p)”电流波形的负半周,“D4 on Q4” 信号为 Q4 MOS 管的漏极波形,从图四中可以看出 Q3 和 Q4 的开启和关断都工作在零电流模式下。
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图四

PCB设计

在设计PCB时需要注意以下几个方面:

布局规划:合理布局是设计高性能逆变器的关键。首先,将不同功能模块(如逆变器控制、电源输入输出等)划分为不同的区域,并按照信号传输的顺序进行排列。同时,将高功率和低功率电路区分开来,以减少干扰。另外,要注意模块之间的连线长度和走线宽度,以降低干扰和损耗。

热管理:逆变器工作时会产生一定的热量,因此需要设计散热系统来保证电路的稳定性和长寿命。可以使用散热片、散热器或热管等组件来散热,并合理布置这些元件,使其能够有效地散热,并避免热点集中。

信号完整性:在设计PCB布线时,要特别注意信号的完整性。避免母线或信号线过长,导致信号衰减或产生干扰。采用差分信号线对抗共模干扰。合理划分地面区域,减少地面回流。

可靠性:在设计过程中,要综合考虑成本和可靠性因素。选择合适的元件和材料,根据实际需求来确定PCB板的层数和尺寸。进行必要的可靠性评估和测试,以确保逆变器的性能和可靠性。

 

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图五

 

 

 

3D渲染图


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图六

实物展示

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图七

设计图

未生成预览图,请在编辑器重新保存一次

BOM

暂无BOM

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