這個機(jī)器，BT是12V,也可以是24V，12V時我的目標(biāo)是800W，力爭1000W，整體結(jié)構(gòu)是學(xué)習(xí)了鐘工的3000W機(jī)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(qū)動板和SPWM的驅(qū)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(xùn)：以前因為PCB設(shè)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(fā)現(xiàn)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，盡可能一板多用，這樣可以省下不少錢，哈哈。



 

如上圖：在板子上預(yù)留了一個儲能電感的位置，一般情況用準(zhǔn)開環(huán)，不裝儲能電感，就直接搭通，如果要用閉環(huán)穩(wěn)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(yù)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(qū)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(huán)初始導(dǎo)磁率為90。



 



上圖是DC-DC升壓電路的驅(qū)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(qū)動，還有一塊是16K，想試試非晶磁環(huán)做變壓器效果。



 



這是SPWM驅(qū)動板的PCB，本方案用的是張工提供的單片機(jī)SPWM芯片TDS2285，輸出部分還是用250光藕進(jìn)行驅(qū)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(jìn)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(qū)動也是靈活的，既可以用單片機(jī)，也可以用純硬件，只要驅(qū)動板的接口設(shè)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。



 



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(yīng)該是190A，錯打了180A。因為這管子比2907稍便宜點，所以我準(zhǔn)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(fù)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(qiáng)。

    這次的變壓器用的是二個EC49磁芯繞制的，每個功率500W，余量應(yīng)該比較大的，初級并聯(lián)，次級串聯(lián)。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(jī)。因為經(jīng)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(jìn)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(xiàn)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(yīng)該做得還可以了，參數(shù)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(zhǔn)備為前級加載，因為一臺逆變器，能不能輸出預(yù)定的功率，前級質(zhì)量是決定因素。只因那個大功率的開關(guān)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(wěn)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(jìn)行加載實驗，前級為開環(huán)，也沒有裝儲能電感，分二步：

第一步：加載約630W，負(fù)載是一個200R、1KW的大電阻，這時工作電流為54.5A。連續(xù)工作一小時，散熱板和190N08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(jìn)一步加大負(fù)載，又掛上了二個串聯(lián)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(jié)構(gòu)，換管子很麻煩，本來想把190N08換成2907，做一個對比實驗。變壓器熱，我還是認(rèn)為磁芯質(zhì)量不過關(guān)，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(yīng)該發(fā)熱的；次級有0.74X2，900W時流過的電流不到3A，也不應(yīng)該熱。看來磁芯實在太重要了。

 明天準(zhǔn)備用風(fēng)機(jī)對散熱板進(jìn)行主動性散熱，加載到1050W以上。



2010年2月7日

    今天又繼續(xù)加大負(fù)載，再用二個150W燈泡串聯(lián)接上去，因為考慮到大電流時線路的壓降，把電源電壓調(diào)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(lián)的）。開機(jī)后，工作電流達(dá)到98.7A，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(dá)到45Vpp（因為我在設(shè)計PCB時，沒有考慮用吸收回路，再加上尖峰也沒有達(dá)到管子的耐壓值，所以也就不去理它了）。此時，功耗達(dá)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(fēng)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(jié)：前級的實驗并沒有結(jié)束，我還想用納米晶磁環(huán)做一次實驗，但年內(nèi)肯定是沒有時間了，過了年再試了?？磥鞡T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(zhì)量，繞制數(shù)據(jù)及工藝等；2.大功率MOS管，內(nèi)阻一定要??；3.布線及結(jié)構(gòu)，我PCB反面大電流路徑都有15-20MM寬的銅箔，填錫達(dá)2MM，還加焊了幾根4平方的銅線，結(jié)構(gòu)方面主要是散熱一定要順暢，加小風(fēng)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(diào)整了各種測試儀表，先把已經(jīng)裝在板子上的RU190N08做了測試，測試結(jié)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(jī)，希望是一個很好的結(jié)果，但萬萬沒有想到的是------失敗！

    在掛上1號負(fù)載時（二個150W燈泡串聯(lián)），工作電流達(dá)41.5A，輸入功率達(dá)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(jié)果，2907管子很快發(fā)熱。

    在百思不解的情況下，查看D極波形，居然出現(xiàn)了長長的尖峰：

 

    一般情況下，出現(xiàn)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(fù)載時，根本看不到尖峰。

    我再測G極波形，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動方波全部變成了梯形波，這才恍然大悟，原來是2907的驅(qū)動功率不足所致?？磥?907的結(jié)電容遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jī)，這時，在同樣負(fù)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(qū)動板上沒有裝圖騰柱輸出，現(xiàn)在只好等重新做了驅(qū)動板再試了。

(驅(qū)動功率不足，D極會出現(xiàn)長長的尖峰，這可是第一次遇到，長見識了??！)

 

上圖是柵極波形，這時電阻已經(jīng)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(jīng)有點變形。



2010年2月11日

    今天花了一天的時間，重新畫了一塊帶圖騰柱輸出的DC-DC驅(qū)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(qū)動板的PCB終于來了，今天裝了一塊進(jìn)行試機(jī)。

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(xù)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：

 

從上圖可以看出，空載和滿載時的波形差不多。

現(xiàn)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(jié)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(yōu)勢。但發(fā)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(qū)動板，經(jīng)測試工作正常。

 

2010年3月4日

    今天把SPWM驅(qū)動板插上去了，一開機(jī)，保護(hù)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(shù)值，問題就解決了。

    開機(jī)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(fù)載，電參儀上顯示輸出功率為617W，算了一下，這時的效率大約在91.5-92%左右（因為空載電流稍大，有點影響效率，可惜）。

    本來準(zhǔn)備明天繼續(xù)加大負(fù)載到1000W左右，可是發(fā)現(xiàn)了一個問題，穩(wěn)壓部分不工作，調(diào)電位器沒有反應(yīng)，一查，發(fā)現(xiàn)是那個漂亮的取樣變壓器竟然沒有輸出，郁悶啊，因為要換變壓器，就必須把整機(jī)全部拆下來，二個小時還不一定弄得好，煩啊！

下面是幾張照片：

 

上圖是整機(jī)工作時的情形

  

上圖是裝配完成的整機(jī)樣子

 

 

上圖是輸出波形，真的很漂亮，看來張工的TDS2285精度不錯。

2010年3月5日

    今天是學(xué)雷鋒的日子，我的1KW逆變器也進(jìn)入了尾聲階段。先花了近二個小時檢查不穩(wěn)壓的原因，終于查到問題的癥結(jié)，是一個PCB毛剌把取樣變壓器的次級接地了，可能是0.6W的變壓器阻抗實在太大了，居然沒有燒掉。對PCB做了處理后，開機(jī)穩(wěn)壓功能就正常了，把空載輸出調(diào)到230V左右，一切OK！

    下午去買了幾個燈泡，慢慢加大了負(fù)載，直加到1000W以上，連續(xù)工作了30分鐘，除了高頻變壓器有點熱，其它一切正常（散熱板下面放了一個小風(fēng)扇）。

    下面是照片：

 

在1039W輸出時，效率大約為90%--90.5%，從變壓器發(fā)熱情況看，我這臺機(jī)器的效率瓶頸應(yīng)該在變壓器或變壓器磁芯，如果有質(zhì)量好的變壓器，效率還可以提高些。

 

電參數(shù)儀顯示1035W，在1035-1039之間跳動。

 

這是1000多W輸出時的波形，還是非常漂亮！

2010年3月8日

  今天是婦女的節(jié)日，首先對網(wǎng)上的全體美女致以節(jié)日的敬禮。

  今天做了二個工作：

   1.我對前級DC-DC升壓部分進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)R12使HV高壓空載時限止在370V，這時，空載電流從近1A下降到160mA，加上SPWM驅(qū)動板的140mA，總共300mA。

   2.試帶了感性負(fù)載，手邊只有一個600W的角向磨光機(jī)，試帶了一下，發(fā)現(xiàn)波形和帶燈泡時一樣，沒有出現(xiàn)變形毛刺等。

    現(xiàn)在正在想：哪里有100升左右的冰箱，試試能不能啟動。

2010年3月11日

    今天在朋友的廠里，試了逆變器的負(fù)載能力：

    1.先啟動一個100升的小冰箱，沒有問題，二話沒說，一下子就啟動起來了----成功！

    2.接著試啟動一支1000W的小太陽，冷阻很低的，一上電，閃了一下，我認(rèn)為不行了，誰知一閃過后，竟然成功點亮了，哈哈，還不錯。

    3.又接上一個大功率的沖擊電鉆，啟動很順利，而且沖擊時力量很足。

    4.最后，朋友從倉庫里拖出一臺小型空氣壓縮機(jī)，不知是多少功率，一插上去，逆變器翁的叫了一下，沒有啟動，可能是功率太大了，相當(dāng)于短路，高壓保險絲燒掉了，但逆變器沒有壞。

      下面是1000W機(jī)的電路方案，不一定成熟，盡供朋友們參考：

  1.DC-DC升壓部分電路：用RU190N08功率管。

 

DC-DC驅(qū)動板電路圖 

2.功率主板電路圖：

 

功率主板電路圖 

3.SPWM驅(qū)動板，用張工的TDS2285芯片：

 

SPWM驅(qū)動電路