逆变器是把直流电能（电池、蓄電瓶）转变成交流电（一般为220V50Hz正弦波）。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成

简单地说，逆变器就是一种将低压（12或24伏或48伏）直流電转变为220伏交流电的电子设备因为我们通常是将220伏交流电整流变成直流电来使用，而逆变器的作用与此相反因此而得名。

逆变器可以按照它的输出波形进行分类分为方波逆变器、修正波逆变器和正弦波逆变器。

因此正弦波逆变器的定义就是输出波形为正弦波的逆变器

它的优点是输出波形好，失真度很低且其输出波形与市电电网的交流电波形基本一致，实际上优良的正弦波逆变器提供的交流电比电網的质量更高正弦波逆变器对收音机和通讯设备及精密设备的干扰小，噪声低负载适应能力强，能满足所有交流负载的应用而且整機效率较高；它的缺点是线路和相对修正波逆变器复杂，对控制芯片和维修技术的要求高价格较贵。

在介绍正弦波逆变器工作原理之前先介绍一下逆变器的工作原理。

逆变器是一种DCtoAC的变压器它其实与转化器是一种电压逆变的过程。转换器是将电网的交流电压转变为稳萣的12V直流输出而逆变器是将Adapter输出的12V直流电压转变为高频的高压交流电；两个部分同样都采用了用得比较多的脉宽调制（PWM）技术。其核心蔀分都是一个PWM集成控制器Adapter用的是UC3842，逆变器则采用TL5001芯片TL5001的工作电压范围3.6～40V，其内部设有一个误差放大器一个调节器、振荡器、有死区控制的PWM发生器、低压保护回路及短路保护回路等。

输入接口部分：输入部分有3个信号12V直流输入VIN、工作使能电压ENB及Panel电流控制信号DIM。VIN由Adapter提供ENB电压由主板上的MCU提供，其值为0或3V当ENB=0时，逆变器不工作而ENB=3V时，逆变器处于正常工作状态；而DIM电压由主板提供其变化范围在0～5V之间，將不同的DIM值反馈给PWM控制器反馈端逆变器向负载提供的电流也将不同，DIM值越小逆变器输出的电流就越大。

电压启动回路：ENB为高电平时輸出高压去点亮Panel的背光灯灯管。

PWM控制器：有以下几个功能组成：内部参考电压、误差放大器、振荡器和PWM、过压保护、欠压保护、短路保护、输出晶体管

直流变换：由MOS开关管和储能电感组成电压变换电路，输入的脉冲经过推挽放大器放大后驱动MOS管做开关动作使得直流电压對电感进行充放电，这样电感的另一端就能得到交流电压

LC振荡及输出回路：保证灯管启动需要的1600V电压，并在灯管启动以后将电压降至800V

輸出电压反馈：当负载工作时，反馈采样电压起到稳定I逆变器电压输出的作用。

正弦波逆变器与普通逆变器的区别是它输出的波形是个唍整的正弦波失真率低，因此对收音机及通讯设备无干扰噪声也很低，保护功能齐全整机效率高。

而正弦波逆变器之所以能输出完整的正弦波是因为采用了比PWM技术更先进的SPWM技术

SPWM原理基于脉冲作用于时间函数器件的等效原理：如果脉冲作用于时间函数器件，峰值与作鼡时间的乘积相等可近似这些脉冲等效。

SPWM基于固定频率固定峰值（如开关频率10k）的三角波与变频变压的参考正弦波（基波）进行比较從而将直流电压脉冲化（占空比变化的脉冲），以近似参考正弦波作用于器件上调整参考正弦波的幅值和频率，从而产生不同幅值和频率的等效参考正弦波的直流电压脉宽调制波

以下是制作3000W 纯正弦波逆变器的详细过程

300次开机短路，200次短路开机

欠压保护20V 延时5S 关断过压30V 保護立即关断

二、此款逆变器的基本情况（架构，组成）

总括的说这是一款24V 逆变器，这款逆变器由三个部分组

成1、前级驱动板；2、后级驅动板；3、功率主板。

1、前级驱动板上主要是由三个小部分组成一个辅助电源

部分，一个部分是 PWM 驱动第三个部分是保护部分；

2、后级驅动板主要由三个部分组成，一个是 SPWM 信号的

产生（单片机完成）部分一个是硬件 RC 死区时间设置部分；再一

个就是 IR2110的驱动部分。

3、功率主板主要由四个部分组成一个是前级升压及整流

滤波，第二个是后级 H 全桥正弦变换部分第三个是稳压反馈部分；

第四个是 LC 滤波部分

三、電路结构及原理分析

电路的功能就是将功24V 的电池电压降到13-15V 左右然后再

经过 LM7812稳成12V 后供给整机电路的控制部分供电，先上图：

在这个电路中BT輸入电压范围可以达到15-36V,而输出稳

定在 12V.Q1也可以用 P 型的 MOS 管，适当的选取不同型号的 P 管

可以将电压做到 60V 左右

下面来讲一下这个电路的工作原理，电路起动的瞬间电源通

· R21 提供 Q1足够大的基极电流，Q1饱和导通其集电极电流一部分通过 L1 给 C121 充电供给负载，一部分储存 在 L1 里当

C21 两端的電压超过 15V 时 Q4导通，Q3也导通导致 Q1的基极电

位上升电流减小，C12的上端的电位下降由于C12两端的电压

不能突变，Q3 基极的电位继续迅速下降Q1 的基极电位迅速上升

直到快速关断，Q1关断后 L1的储能通过续流二极管D7释放给

C15 和负载然后开始下一个周期的循环。

力驱动电路TC4452的驱动能力和反应时间都相当的惊人，内部集

成了 MOS 图腾驱动能力达到了13A。

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 C11电阻 R6忣死区时间设置电阻 R17构成

的振荡电路产生钜齿波为整个 IC 提供时钟源，让 IC 进行工作状态

因为接入了开机软启动电容 C14，开机后输出的矩形脈冲是先从最小

占空比变化到50%的状态的主要是保护此信号所推动的 MOS 不是

一开机步工作在较大的占空比状态，减轻了开机瞬间 MOS 的冲击压

了解一下 SG3525其 PWM 输出是11脚和14脚且两脚输出波形

相位相差180度，互为反相这两路信号输出后通过两个限流电阻 R16

· R18分别接到 TC4452的 PWM 信号输入端进行射随放大（就是幅度不变，电源放大的意思因为射极跟随器本来就有这个功能），在引入 TC4452前大家看到了分别有两个10K 的电阻将 PWM 信号拉到地这囿什么用呢，共实这个下拉非常有必要两个作用，一是给

SG3525的 PWM 信号加一个假负载使信号稳定不浮跃，二是在关

闭逆变器控制部分的开关後能将 TC4452的信号输入端有一个稳定

的低电平，使 TC4452在关机时不会因为一些干而产生高电平使功

率板上的 MOS 栅极同时产生高电平，在大容量电池供电情况下导通

简单的提醒一下各位新学逆变的朋友不管用的是专业驱动还

是三极管组成的图腾柱电路，在 SG3525/TL494的 PWM 输出到专驱

或图腾的输叺端间一定要接一个1-10K 内的下拉以保证 MOS 管的安

在这部分电路 SG3525的应用时采用了浅闭环调制其原理是，

给 SG3525的2脚引入一个固定基准就是现在的5V（由 SG3525的16

脚产生），1脚接前级升压后的高压分量当输出高压的分量大于2脚

上的固定值时，SG3525的误差放大器将会将大于2脚的电压的变量作

为误差对其进行放大，误差放大的量来对 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

是在空载時能使 PWM 的占空比达到最小，在带载的时候要马上将

占空比拉到最大使用电路工作在最高效率状态。

这个电路是一个典型的非隔离式逆变器的保护部分电路包括了

欠压保护、过流保护、短路保护、过热保护及保护自锁。

过载保护：非隔离逆变的过载保护大多都是在后级功率 H 桥的

下管 S 极到功率地间串接采样电阻当出现过载时，会有较大电流流

过采样电阻进而产生压降，运用专业比较器采集此压降和一个凅定

阈值{比如说在3000W 的逆变器大于3000W 时过载则此时的电流应

该是（V）*RS=US，这个 US 就是这个阈值了}进么比较

大于些值时输出高电平，而后引这个高电平来做保护关断信号在过

载的时候关断 PWM 和 SPWM 驱动信号，保护 MOS 不因过大电流挂

在上图电路中应用的就是这个原理IS 是从采样电阻 RS 处采样

過来的信号，通过 RC 延时网络后到 LM339的9脚在8脚设置一个

0.5V 的阈值(3000W)，因为在带感了/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過逆变器所设计的过载功率但又不能

一过载就关断，那这样就太麻烦了所以在入比较器前将信号进行

RC 延时（此处是2S），如果在2S 后仍然過载就关断了如果2S 内没

有过载了也就继续工作，这样就有利于逆变器稳定有效的带动冲击性

短路保护:在上图中.短路保护和过载保护的方式类似,短路保护

就是严重过载,只是在过载时延 RC 常数要设置在短路后后级 H 桥不

· MOS 的范围内就可原理在这里不再多讲。

过热保护：这个保护佷间单基础级的理论，R14R15分压得到

6V 作为比较器的反相输入阈值，正相端用热敏 RT 和 R13同样组成分压电路当温度达到65度时，其分压刚好于6V此比较器输出高电平，引作保护信号就可

在这个部分中，我将自锁和欠压设计在一起当然在3000W 这款逆变器中，我的过欠压不是在前级做嘚所以这里用于设置欠压的 R30，R37并没有焊接在板子上画出来主要是想在单一用这个驱动板时也

可以设置欠压保护。取代 R30和 R37的是 R28和6V 稳压管用于给

LM339的6脚一个6V 的其准，这样做的作用是一是给6脚一个阈值，

另一个就是钳位6脚电压使用机器在瞬间带大负载时经得直冲击。

自锁嘚原理是：当过载、短路或过热任何一个比较器有保护信号

时都会分别通过 D5、D2、D6将一个11V 左右的高电平关到 LM339

的5脚，5脚电压大于6脚电压比較器反转，输出高电平此高电平

又通过 D3接到5脚，5脚一直大于6脚此比较器一直输出高电平！始终

关断 PWM 及 SPWM停止逆变，有效的保护 MOS 功率管的咹全！

在这里友情的提示一下各位，在应用 LM339时每个输入脚都

要接一个103左右的电容到地，很重要输出脚一定要有上拉电阻

1K-3K 效果最佳。叧外在如果以反相端为基准，那么应该在开机时

给予高电平预置可以有效的避免一开机就是某个比较器输出高电

平，导致整机一开机僦保护！如下图的 C16就是这样的功能

A、SPWM 生成：主要是由 PIC16F73产生，数字电路不用多讲，

我将 PIC 的引脚说明贴上来大家就明白了如下：

1. 5V 供电，需要 5V 稳定的电源供电需要最少提供 50MA 的电流；

2. 电流保护输入（高频机实际未用，工频机可用）：当此引脚输入

电压大于 2V 小于 4V 时视为过流延时 5S 保护。大于 4V 视为严重

过流或短路立即保护；当保护后 15 脚会输出低电平控制驱动关断

3. 输出电压反馈引脚，当输出交流电降压整流滤波後变成 2.5V 左右的直流电输入此引脚可以使系统进入闭环稳压状态；

4. 电池输入过压欠压检测当电池电压经电阻分压后输入此引脚低于 2V 时，延時 5S 关断本机高于 3V 时立即关断，体现在 14 脚输出高电平26,28 脚的

14. 单片机正常工作输出，低电平有效；

15. 过流保护输出（高频机未用）低电平有效；

26,28. 单片机正常工作指示，LED 亮表示正常工作；

B、RC 死区设置：为了不使 H 桥同边共导给 SPWM 设置合适时死

区是很有必要的，其工作原理如下图：

簡单的讲下 RC 死区是如何这样硬件实现的以 IC3C 这里

为例：SPWM 实际上就是单片机按一定算法 DA 转换出来的价梯波，

就是说它仍然是一个开关信号鉯一个开关信号来分析它，在高电平

时一路接到与门的8脚，另一路经由 R19对 C17充电在 C17充电

未完阶段，9脚这里信号是'0'此时与门输出低电平，当 C17充电

完成后9脚才为'1'与门才能输出合成后的信号，那么中间就间隔

了 R19对 C17的充电时间这个时间就是我们所说的死区时间。

C、IR2110驱动电路昰典型的应用电路没有加入负压，因为些款机

器是非隔离逆变器做负压，不是那么好做也就没太下功夫了，但

可以放心工作绝对囸常。其工作原理就不多讲了后面大家自己下

全是小 CASE 了，后级用的是 FQL40N50这个N管共四个，但用

四个还有功率小了点如果想做大更大可以買120N50，120A500V 的

MOS非常给力，但价格也很给力；另外本机是双极性调制要个

47的铁硅铝，60U-90U 的环做1.5UH 的电感进行输出滤波.大家可下

双面板设计一边完铨放置贴片，一边完全放直插件分布明确，

安装简单调试容易。上空板图：

下面讲解下些板的焊接：。。。。。请先不要焊上 LM7812切记切记（此处省略见100万字）

调试辅助电源是否有用很重要，因为如果没有先降到15V 而是24V 直接接到了 LM7812 上那么只要在7812上流过100MA 的电流，那么在 LM7812上就会产生1.2W 的耗散功率,这样7812的温升是很快的,容易烧坏.

首先在焊这个板子时不要将 LM7812焊上，因为如果辅助电源没有将24V 降到15V那就有可能会出大问题的。

看一下辅助电源部分的板子

在驱动板排针的1脚接一根红线作为24V 正极接入线，2脚接一根蓝线作为地线（你可以随便用什么线的）,先将可调电源调到20V(因为机器的工作范围内20-30V)然后分别接到这两根线上

LMXXX 系列管子只要主控电源有1V 的压降就可以稳压,这个DATASHEET 里有说到,不鼡多说,所以在20V 时电压降为13.3V 足够 LM7812稳压输出.下面再看到更高电压时.

输入电压是30V了,我的电源表头有点问题,空载电流40MA(大点是可以想通的,因为降大了電压为13.7V 相当于有16V 的压降了),电压降到13.7V,说明辅助电源的稳定度是在可靠范围内的,所以应该是可以给 LM7812提供一个稳定的主控源的.现在接上

看好,黑表筆黑线和电源负极是接到了 LM7812的金属片上的,这里就是地!红表笔这样接不会错.能看到0.07A 是因为我将SG3525部分和保护部分也焊好了,省事.看下LM7812的稳压:

很正瑺,相当好,不错,辅助电源调试很顺利!下面就是 PWM 驱动了.

b、SG3525驱动部分的调试，拿到电路图后将对着电路将相关元件焊好，仔细点不要把参数焊错了！如下图：

驱动部分，另外两个八脚 IC

就是 TC4452 专驱相当的给

找不到示波器的套子了，接根线吧效果还是可以看到的如下：

很漂亮很岼滑的波形，专驱就是 NN！！

在制作过程中如果可以测试到这样的波形，那么说明前级驱动已成功了80%了。

下面要做的就是保护电路的调試了

其实这部分我不打算多说，因为是比较简单的比较器而已而且前面已经说过了原理，这里主要提一点加上保护部分后，接通24V 电壓如果会发出'D'声，那可能是因为短路保护比较器那里有浮动造成了误动作使保护部分进入自锁，解决这个问题只要将 IS 就是驱动板排针嘚8脚接一根导线到6脚（GND）再开机就不会有这种情况了，因为设计时已经解决了反相端置高电平的问题了

不难吧，一下子就把前级驱动解决了！接下来我们来制作后级驱动板

A、元件的安装和板面的焊接

其实大家都会焊，我作为一个余业的我只是简单的提一下：如果大家想一次性成功那么就按这样的顺序焊：单片机------各贴片阻容--------各直插件阻容及 IC ，注意上在没有说到除单片机外的其它贴片 IC，所以就先不要焊了

上面那个电位器大家下载了电路图后就知道是用来调压的。

· A 中的频骤做了后在驱动板的第三、四、五排针分别用不同色的线引絀，看电路图3脚为驱动板的电池电量采集脚，4脚为12V 供电脚5脚是 GND，做了这些准备后上电（这里要台电源，在玩家制作过程中如果没囿两台电源，也不急将调试好的前级驱动

拿来用就可以了因为上面有12V 和24V 的接口，共用就是了）！在单片机的1213脚要测到如图波形：（将礻波器作下图调整周期调到0。5MS

做完了这一步那么现要要把那些没焊的 IC 贴上去了，不是一齐贴现在我们贴CD4069，在相对的输入输出脚也应该看到如上图的波形说明装到这一步仍然上成功了！

再装上 CD4081，进行测试看电路图，在与门的两个不同的输入脚波形是不一样的分别是這样的：

过 RC 延时的应该是这样的

没有 RC 延时原保持单片机输出的波形！

一切正常，往后走那么现在就要贴上那两个看起来比较麻烦的东西叻，对就是 IR2110 这个损管！贴上后，如果正常在两个 IR2110的低端能测到如下波形：

请注意些看，我的示波器没有调运过幅度档但现在的波形奣显幅度更大了，很简单因为这个波形的驱动图腾是12V 供电。所以。。。

注意看这个波形和单片机出来时的波形有什么区别呢，洎己分析下吧不要去测高低的波形，因为你测不到VS 没有回馈是不可能测到波形的。有人会问这波形为什么长这样我只能告诉你，他苼出来就长这样！

做完了这些后很欣慰的告诉您，你的前后级驱动都调度好了离整机成功不远了。

不能停停下来就没兴趣了，要保歭兴奋！我们现在做功率板！

A、焊接组装有朋友从我这里申请过套件，我一般都会很慷慨的帮他把前后级调试好然后功率板让他自己詓装，为什么呢因为功率板的焊接组装件耗钱，耗时耗精力的事，比较悲崔下面来看下有多少悲崔吧，上空板图：

看到露铜的地方叻吗这地方都要加铜线和加锡了，铜线还好锡丝就贵了。讨厌的进加铜线的时候很麻烦，只能用手工上而且要准备一把功率100W 左右嘚烙铁，要不然不好啃动它最后要将功率板后板面处理成这样：

有人曾和我开玩笑说，光这铜线和这锡就够几十块的了这机器不怎么 DIY 啊，我觉得也是但喜欢和爱好是不计成本的！

看下变压器吧，这个是我自己绕的工艺不可见人，但还是拿出来看下！

引脚线有点长僦是想用它来代替要加的铜线的。但焊接出来的美感就不如用铜线的了忘了说了铜线是2。5平方的

再看下磁环吧：是不90导率47的环，感量為15MH，价格也是相当的贵

没办法，我现在已经没有没安装的环了拍这个顶下吧。

那么整板组装出来是什么样的呢看一下一款组装好嘚机器里的板子吧。

功率板是12V/24V/48V 通用的最近有朋友说最好做成兼容 EG 的板子的，还在

那么在前级升压部分功率 MOS 可以选择 RU190N08，也可以选择 IRF2907都是TO—220封装的看您用的感觉如何，个人建议用 IR 的 N 管进口原装管很耐操，这是公认的当然，国产也难得有锐骏这们的企来大家也要支持丅（此句绝对是实话实说，没有带任何的攻击性质本人与本人的言论无关）。

再上张装好没加散热器的图片吧：

装成上图这个样子后将底面和导线都接好焊劳后仔细检查板面有没有桥接，用万用表测试下电池正负输入线间是否短路检查无误后，请将前后级驱动板都拔丅来高压保险也不能装上，因为我们要上电测试下功率板有没有短路和 MOS 烧坏

电流输出的电源）调到24V。将组装好并检查过的板子的电池輸入线与电源的输出线正确再强调下，一定要正确联接（首次接触会有很大的电火花，没关系很正常，因为在板子上有16个50V2200UF 的电解电嫆要充电）观查一下小电源是否有短路，如果没有短路说明功率板安装正确，而且很成功

做下一步：测试前级的工作情况

电源线脱掉，只将前级驱动板插入到功率板上相应的插座上（意思是后级驱动板和高压保险丝是不能插的）插稳！接24V 电源线开机。

在接上小电源後开机如果是线性电源，应该一开机就能正常启动但如果是开关稳压电源，那么机器会在前四次左右的开机过程中发出报警'D'声多开關几次就好了，因为高压电解电容要充电开机瞬间相当于短路；而开关稳压电源的抗冲击能力又差才会这样的。

按着电路图上的元件参數制作出来的机器前级工作时，如果接成开环空载电流为1.4A 左右,如接接成闭环,则空载电流为100MA 左右.(现在没有单一前级工作的图片了)如果前后級都一起工作则接成闭环时空载电流如下图：

现在测试前级的空载开环空载 MOSD 极波形如下图：

没办法，是硬开关逆变器空载就有点尖波叻，开关频率33KHz但个人觉得这样的波形已经很漂亮了。看到这们的开环 D 极波形说明前级工作正常。关机且将高压电容两端的电荷放掉（這一步在整机组装完成前都要做要不然会被电！）

插入后级驱动板，（不装保险丝）开机用示波器分别探测各个 H 桥 MOS 管的 G 极，应该看到洳下漂亮平滑的波形

如果波形杂了，是不行的有可能是后级驱动板的 VS 没有联接到各半桥的中间，这个很重要一般测如果上管 G 极没有波形，那么就用万有表测量一下IR2110的 VS 端有没有 9V 以上的电压，若有则说明 VS 与半桥中间联接正常，反之则不正常检查后级驱动板上相应的 IR21110囿无烧坏，同时也检查后级全桥 MOS 有同有烧坏这种烧坏有可能是人体静电导致的，所以说有时候静电手环还是有必要的因为一个后级

一切正常后，关机放电，装上高压保险将示波器的探针分别接到逆变器的 AC 输出注要衰减一下到十倍档，然后开机不出意外示波器上会絀机这样的波形：

已经基本调试成功了，让机器工作半小时已上然后关机，放高压电放低压电，将上散热器成下面这个样子：

然后就昰开始测试各种负载了但不要急于求成，慢慢来先从小负载带起，慢慢的加大然后找个外壳，装起来像上面这样：

如此后，就算昰有一台自己的大功率纯正弦波逆变器了（当然我的外壳难看了点）