2kW高频逆变器学习干货
现代设备对电源的性能要求越来越高，未来电源将向着高功率密度、高效率、低emi、小体积等方向发展。为了实现以上需求，现代的电源的频率越做越高、谐振技术也逐步开始流行。
高频率可以有效减小磁性元件体积、但高频率同时带来的开关损耗呈几何式增加，很大程度上影响了效率，然而谐振技术的加持，实现了功率器件的软开关，可以有效的降低开关损耗和emi，但谐振使得器件的应力增加......等问题。
技术就是一个不断探索的过程，解决了一个问题同时又出现了新的问题，所以在设计中往往是根据实际情况有取舍的设计，尽量找到最优的折中方案。往往实际产品设计很考验一名工程师的水平。
高频逆变的应用场景：电焊机、冲击钻、风机、切割机、空压机等。
2
第一节 功率板原理图总结
（一） 主功率板拓扑
前级采用推挽结构(开环)，后级采用全桥(闭环)；
外形展示
输入dc48v，输出ac220v，输出功率2kw，效率94%。
（二）功率板详解
（1）前级推挽(dc-dc)升压。
前级推挽
输入选用48v电池供电，输入级需加防反接措施(如串联二极管、保险丝或空气开关等)，低压母线需并联电解电容器(由于是谐振式，根据经验1a电流需450uf左右；若是硬开关式，经验值1a电流需250uf左右)，有已知参数计算出输入电流的大小，确定输入电容量，2kw高频逆变，输入48v，输入电流约为45a，则输入电容量约20000uf,由于电解电容内阻大且高频特性差，实际中需选取多支电容并联，从而减小等效内阻。若电解电容容量太小，导致电容发热，严重影响效率。
输入为直流，变压器磁芯容易饱和，为了防止饱和，必须保证工作在1、3象限，所以工作时，变压器的两个绕组电流方向相反。
高频谐振回路：利用变压器漏感作为谐振电感(若漏感太小需外加电感)。调节谐振电容值来改变谐振频率，调试中应使谐振频率稍小于工作频率，避免批量生产时，由于元件参数差异导致无法实现软开关。
器件选型：mos管电流余量为(3-5倍)，电压余量(3-4倍)
谐振电容：采用cbb电容(村田或厦门法拉)
变压器磁芯：材料选择铁氧体或非晶环(天磁或东磁)
（2）后级h桥(dc-ac)逆变
后级h桥
后级采用spwm调制全桥逆变，实现ac220v稳压输出。输出采用lc滤波，负载增大，滤波电感值会减小。
（三）辅助功能
（1）风扇控制
温度超过阈值，驱动卡输出信号驱动三极管q9导通，风扇正常工作，二极管d12防止反峰电压(风扇可以选取变压器辅助绕组供电或直接有电池供电，注意选取规格)。
（2）电池电压检测
电池电压检测超过阈值范围，逆变器停止输出。
（3）母线电压限制
tl431和pc817组成高压限制电路，由分压电阻控制限压值，通常将高压限制在输入电压最大值时对应高压母线电压(限制电压过低容易炸前级管子，限制值电压太高容易炸后级管子)，限制高压值就相当于限制最大占空比，若输入电压太低，占空比提前被限制，随着负载加重，会出现尖峰，导致前级炸管；若限制电压太高，尖峰被变压器放大，容易炸后级的管子。
（4）温度检测
温度传感器接h桥，输入前级驱动卡温度检测引脚。
（5）辅助电源
辅助电源采用反激拓扑结构，该电路结构简单，通俗易懂，不做详细介绍，c为控制端，控制电压约为5v，前级d6和d5组成tvs吸收回路，后级采用半波整流。
（6）缓冲启动电路
r35和c26组成rc延时电路，c26充电至9v以上，d19导通，三极管q15导通，继电器吸合，软启完成；关机时由d20构成回路放电，为下一次开机做准备。三极管q16被q15导通后拉低，后级驱动正常供电。
（7）蜂鸣器控制
蜂鸣器受两个电压控制，分别为前级开机信号和后级短路信号控制。逆变器开启蜂鸣器会响2s左右，提示正在开机，开机完成蜂鸣器停止发声；或逆变极短路，蜂鸣器会发出声响。
（8）输出功率限制
由交流输出回路取信号通过运放放大，再由二极管整流为直流，经lc滤波输入后级驱动卡，限制输出功率。
（9）启动尖峰抑制
启动尖峰抑制：高压母线电容前加辅助启动电阻(水泥电阻)，由于输入软启过程中，输出占空比非常小，死区时间相对较大，电容充电电流非常大，短时间内，会出现非常大的尖峰电流，所以高压回路需串联限流电阻，当软启(2s)完成时短路限流电阻进入正常工作模式(可以采用继电器或mos管)。
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技术就是一个不断探索的过程，解决了一个问题同时又出现了新的问题，所以在设计中往往是根据实际情况有取舍的设计，尽量找到最优的折中方案。往往实际产品设计很考验一名工程师的水平。
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（一） 主功率板拓扑
前级采用推挽结构(开环)，后级采用全桥(闭环)；
外形展示
输入dc48v，输出ac220v，输出功率2kw，效率94%。
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（1）前级推挽(dc-dc)升压。
前级推挽
输入选用48v电池供电，输入级需加防反接措施(如串联二极管、保险丝或空气开关等)，低压母线需并联电解电容器(由于是谐振式，根据经验1a电流需450uf左右；若是硬开关式，经验值1a电流需250uf左右)，有已知参数计算出输入电流的大小，确定输入电容量，2kw高频逆变，输入48v，输入电流约为45a，则输入电容量约20000uf,由于电解电容内阻大且高频特性差，实际中需选取多支电容并联，从而减小等效内阻。若电解电容容量太小，导致电容发热，严重影响效率。
输入为直流，变压器磁芯容易饱和，为了防止饱和，必须保证工作在1、3象限，所以工作时，变压器的两个绕组电流方向相反。
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器件选型：mos管电流余量为(3-5倍)，电压余量(3-4倍)
谐振电容：采用cbb电容(村田或厦门法拉)
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