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前言：
美國Vicor公司是現(xiàn)時世界最大的高密度電源模塊生產(chǎn)商, 同時也是全球唯一能以零電壓、零電流技術大批量生產(chǎn)電源模塊的廠家。Vicor電源模塊包括DC-DC、AC-DC電源模塊,隔離、非隔離電源模塊轉換器。其中VICOR公司電源模塊的核心技術是 “零電流”開關，它使變換器的工作頻率達到 了1MHz,效率大于80%。
通用正弦波逆變器功能概述：
本逆變器可設計成12V、24V、36V、48V這幾種輸入電壓，12V輸入時功率可長時間達到1000W。該逆變器可應用于光伏等新能源，也可應用于車載供電，作為野外應急電源，還可以作為家用，即停電時使用蓄電池給家用電器供電。使用方便，并且本逆變器空載小，效率高，節(jié)能環(huán)保。
設計目標：
1、12V、24V、36V、48V通用。
2、12V輸入可長時間帶載1000W
3、12V輸入時最高效率大于90%。
4、短路保護靈敏，可長時間短路輸出而不損壞機器。
幾種電壓通吃是可以實現(xiàn)的，只需要改少量參數(shù)，就可以，PCB、原理圖都是通用的。
12V輸入時可以長時間帶載1200W，已經(jīng)超越了設計目標。
12V輸入時最高效率為92%，也超越了設計目標。
機器短路保護也是相當靈敏，多次短路（空載短路，帶載短路，短路開機），均沒有損壞機器，連保險都沒燒一個。
演示視頻：
設計部分：
1、前級DC-DC驅動原理圖
DC-DC驅動芯片使用SG3525，關于該芯片的具體情況就不多介紹了。其外圍電路按照pdf里面的典型應用搭起來就OK。震蕩元件Rt=15k，Ct=222時，震蕩頻率在21.5KHz左右。我比較喜歡用20KHz左右的頻率，開關損耗小，整流管的壓力也小些，有利于效率的提高。不過頻率低，不利于器件的小型化，高壓直流紋波稍大些，不過這個關系不大。電池欠壓保護，過壓保護以及過流保護在DC-DC驅動上實現(xiàn)。用比較器搭成自鎖電路，比較器輸出作用于SG3525的shut_down引腳即可。保護電路均是比較器搭建的常規(guī)電路。DC-DC驅動部分使用了準閉環(huán)，輕載時，準閉環(huán)將高壓直流限制在380V左右，一旦負載加重前級立即進入開環(huán)模式，以最高效率運行。并且使用了光耦隔離，前級輸入和輸出在電氣上是隔離開的，這樣設計也是為了安全。下面就是DC-DC驅動電路原理圖。
2、前級DC-DC功率主板原理圖
DC-DC功率主板采用的是常規(guī)推挽，8只功率管每只管子單獨的柵極驅動電阻，分別用圖騰驅動這8只功率管。變壓器次級高壓繞組經(jīng)整流濾波后得到直流高壓。輔助繞組經(jīng)整流濾波穩(wěn)壓之后給后級SPWM驅動板以及反饋用的光耦供電。
從原理圖上可以看出，給前級驅動板供電采用了電壓變換電路，輸入為12V時，為了保證在電池電壓較低時前級驅動也充足，用LM2577升到15V，輸入24V時，用LM7815降為15V，輸入電壓大于36V時，只能用LM2576HV來給驅動板供電了。大家都知道，像LM7815之類的線性電源容易受到干擾，所以建議24V的也用LM2576。
從原理圖中可以看出，輔助電源也用了LM7815，建議換成LM2576。我這次弄的時候也會用LM2576，把LM2576做在一塊小板子上，最后輸出三根線，和LM7815兼容。
關于前級驅動變壓器的功率管選擇，耐壓值經(jīng)驗選擇為輸入最高電壓*2.4，即當12V的機器，輸入電壓最該為14.5V，14.5V*2.4=34.8V，所以，12V的機器可以選耐壓35V的MOS。當然，這么選擇是有前提的，就是你的變壓器繞制工藝不能太差，漏感、分布參數(shù)不能太大，否則MOS會被變壓器產(chǎn)生的尖峰搞沒的。如果變壓器繞制過關，可以選擇耐壓小點的管子，一般來說，電流相同，耐壓更高的管子輸入電容更大，內(nèi)阻也更大。但如果變壓器繞的不咋樣，乖乖選擇耐壓高些的MOS。下面給出各種電壓選擇管子的參考：
12V輸入，4對IRF4104；24V輸入，4對IRFP3710；36V輸入：3對IRFP3710；48V輸入：3對IXFH58N20 。我給出的這些管子并不是最合適的，但是這些管子都是我用過的，并且留有足夠余量，沒啥問題的。
下面是DC-DC功率主板原理圖。
關于變壓器，打算用一個EE55來完成。12V輸入時，初級2T+2T，單邊用1.0的漆包線14跟并繞，截面積達到11*2=22平方毫米，過100A的電流沒問題了。次級1根1.0的漆包線繞60T，輔助繞組用0.8的漆包線繞4T。變壓器用三明治繞法，即次級、初級、次級、輔助。關于變壓器的具體繞制，后面再說。
做24V輸入的，EE55，初級4T+4T，單邊用1.0的線8根并繞。次級1根1.0的漆包線繞60T，輔助繞組用0.8的漆包線繞4T。
做36V輸入的，EE55，初級6T+6T，單邊用1.0的線8根并繞。次級2根0.9的漆包線繞60T，輔助繞組用0.8的漆包線繞4T。
做48V輸入的，EE55，初級8T+8T，單邊用1.0的線8根并繞。次級2根1.0的漆包線繞60T，輔助繞組用0.8的漆包線繞4T。
由于24V、36V、48V輸入時，功率可以大于1000W，因此漆包線的截面積（即漆包線根數(shù)）也應該增加，那樣才能扛得住更大的功率。按照我上面給的參數(shù)，24V時能到1500W，36V能到2000W，48V搞個2500W或者3000W沒啥問題。要說明的是，上面給出的參數(shù)我目前還沒實際做過，給出的參數(shù)只作為參考。
3、SPWM驅動板原理圖設計
SPWM采用專用芯片EG8010產(chǎn)生。EG8010還是挺好用的，雖然精度差些，但是也沒有什么其他不好的，而且功能還挺多，最重要的是便宜，5元一片，都玩得起。關于EG8010的外圍電路，參照其數(shù)據(jù)手冊即可。
MOS驅動用IR2110，IR2110便宜，一只2110就可以驅動兩只MOS，而且價格還比TLP250光耦便宜些，性能也不錯，我比較喜歡的就是IR2110有SHUT_DOWN引腳，內(nèi)部有D觸發(fā)器，在做保護時，可以做成逐個周期限流。即一個50Hz的正弦周期保護后，要等到下一個正弦周期IR2110才會重新輸出。大家看我做的24V2000W的那個機器短路波形可以發(fā)現(xiàn)，在短路的時候，頻率仍然為50Hz，這個就是IR2110內(nèi)部有D觸發(fā)器的原因了。關于IR2110供電問題，就用自舉供電。1000W的功率不大，自舉供電完全OK，如果做獨立供電，需要至少三組隔離電源，比較麻煩，并且反激電源并不好做。
后級MOS的保護集成在SPWM驅動板上，采用檢測管壓降，穩(wěn)定可靠，個人認為，比那種用電阻采樣的要更可靠。關于管壓降保護的，我不多講，這也是我從別處學過來的，有些東西不方便說，好像是涉及了別人專利問題。我只說，按照我原理圖里面的那些元件搭建起來，是完全可以的。
該逆變器采用的是單極性調(diào)制，故只需要一只電感，電感可以用外徑在47左右的磁導率小于90的鐵硅鋁來繞，大概120T左右。具體數(shù)字要等我繞電感時才能確定，現(xiàn)在磁環(huán)都還沒買好，電感的事就暫時放一放。
下面是SPWM驅動板原理圖。
4、后級DC-AC功率版原理圖設計
DC-AC原理圖部分沒啥好講了，也就是MOS搭成的一個全橋，在輸出接LC濾波就OK。
DC-AC部分加入了高壓檢測電路來控制SPWM驅動板的電源。即直流高壓大于240V時輔助電源才接通，后級開始工作。還有輔助電源下降時關掉SPWM驅動的電路，防止當輔助電源降低而高壓直流還較高時因為功率管驅動不足引起的炸管事故，增加這個功能后就可以安全的短路關機了，不然的話，短路關機是很危險的。
下面是DC-AC功率版原理圖。
5、原理圖綜合
由于有了做上一版24V逆變器的經(jīng)驗，所以這次我不打算再像上次那樣做成幾個模塊了。這次我做成一個整體的，即把DC-DC升壓以及DC-AC逆變都做在一張板子上，所以還需要一個原理圖綜合的部分，把原理圖綜合起來，都弄好后，就可以開始布局布線了。綜合的原理圖來了。這個原理圖是我這次做的機器的依據(jù)。這次我做的機器就是下面一張大的主板，主板上面是功率器件，然后前級驅動、SPWM、溫控風扇是小板子插在主板上面，甚至代替LM7815的LM2576的小板子也是插在主板上的，大伙覺得這樣設計如何？反正我是比較喜歡。下面是整個機器的原理圖，和前面分開講是一樣的。原理圖里寫了注釋，我就不再多說了。
