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【DIY大賽】正激+基于推挽準諧振軟開關的1000W逆變器前級

本作品的逆變器前級拓撲采用推挽準諧振軟開關模式。

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推挽準諧振拓撲電路 ,在電源網上,老壽、鐘工、張工等前輩,在前幾年就有發貼做過實驗,本設計的電路設計基本上是參考他們之前成功的經驗。但在他們經驗的基礎上,結構、用料上來了個全新的原創設計,體積做得很小,并且可以支持量產的方案。

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主要特點:

準諧振推挽軟開關DCDC升壓;

效率比傳統的逆變器高很多;

前級不用鋁散熱器,采用嵌銅條的方式,將整塊PCB當作一個大散熱片;

整機體積僅是傳統逆變器的三分之一。

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整機圖:推挽準諧振電路在右邊部份,MOS管采用DFN56封裝的,貼在背面PCB板上。

整機

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滿載時的照片:輸出1043w,小風扇對著吹的,銅條上的溫度大概是60度左右 。不好意思 ,這張照片拍得太丑了。

功率

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測效率的照片:整機效率95.342%

IMG_20180619_135334

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整機原理圖:

微信圖片_20181005234847

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推挽準諧振驅動板原理圖:

66FF526D-F810-4835-A357-F75E21A20BDE

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推挽準諧振軟開關波形:從上到下是,MOS管G極波形、MOS管D極電流、MOS管DS電壓。看到沒,電流峰值接近200A了,而MOS管開啟與關斷時,電流都為零,漂亮的ZCS軟開關波形。

微信圖片_20181005235143

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背面MOS管焊好,在銅條的中間,共6個DFN56封裝,200A的電流,就從這6個管子中經過的。

整機2

前級MOS

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再看正面的照片:

因為輸入是直流的,對于輸入電容來說,容量不需要太大,只要求ESR盡量小。輸入濾波電容整排貼在兩銅條(正負極)中間,濾波效果應該最好了。前級沒有電解電容的,也算一個原創的創新設計。

IMG_4501

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再看裝上變壓器的照片:銅條的厚度跟變壓器的繞組高度匹配好了的,這樣,變壓器裝上后,連接部份不需要焊錫,直接打螺絲,螺絲直接穿過PCB,再跟背面的銅條擰住,這個設計,在開始時,可費了不少心思來讓正反面的正負極性剛好一樣。

IMG_6101

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變壓器,也完全全新原創設計:

下圖是變壓器所用的材料:

微信圖片_2018061410051918

繞組制作好的照片:

微信圖片_2018061410051920

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繞組嵌入變壓器磁芯中:

微信圖片_2018061410051921

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將兩片磁芯合上,就成了一個完整的變壓器:此變壓器在功率1000w,可長時間工作。

微信圖片_20180614100436

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此設計是一個完整的1000w正弦波逆變器,但后級部份不屬于本次DIY參賽要求范圍之內,就不作介紹,有需要的,可再開貼展示。

全部回復(28)
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2018-10-08 09:10
0
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2018-10-08 11:17
那么多不一樣的 銅條得開不少模吧!
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2018-10-08 12:29
@guang盧
那么多不一樣的銅條得開不少模吧!
用銅片線切割的
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2018-10-08 14:09
@數字電源探險家
用銅片線切割的
支持量產的話還是得開模,還有工藝對比!不過看起來還是挺漂亮!效率以及經濟效益上優于傳統的話那是一個不錯的選擇
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2018-10-09 09:57
太厲害了
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qnwg
LV.4
7
2018-10-09 20:41
正準備做逆變器,也想用你們的芯片,開關電源做過一些,但是逆變器是第一次接觸,希望多多指導哈。
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2018-10-09 21:44
@qnwg
正準備做逆變器,也想用你們的芯片,開關電源做過一些,但是逆變器是第一次接觸,希望多多指導哈。

好,會大力支持的。

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今后的逆變器,不管是方波的,還是正弦波的,前級DCDC升壓部份,我們估計一定會朝推挽準諧振方向走的。

因為,準諧振的電路其實是很簡單的,之前,沒有推廣開,有一個原因,就是市場上很少見到能可以仿制的版本。

相信這次,我們通過參加電源網的【DIY大賽】,電源網能再一次引領逆變器行業朝前進一步發展。

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FQCAD
LV.5
9
2018-10-09 22:08
前級沒有用電解電容,是否是因無法解決推挽諧振輸入電容發熱問題,索性不用了?
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2018-10-09 22:20
@FQCAD
前級沒有用電解電容,是否是因無法解決推挽諧振輸入電容發熱問題,索性不用了?

是的。看來你也很有經驗。

對前級電容的容量要求其實不大,對電容的ESR要求是要盡量小,但電解電容,在這個要求下,最不擅長了,所以索性不用,用一排陶瓷電容,并聯后ESR可以做到很小。

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2018-10-10 23:39
變壓器很漂亮,贊一個!
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huhan0609
LV.5
12
2018-10-15 17:40
這種LC串聯諧振調好了前級MOS接近零電流開關的,開關損耗非常小,DS應力也很低,但是由于處于諧振態存在一部分無功電流,前級MOS的電流有效值要比同功率硬開關的要大一些,同時前級電解電流紋波也會相應增大,所以對于前級電容要求更高一些。
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shinesz
LV.4
13
2018-10-30 15:05
厲害了我的哥
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2018-11-09 21:32
這么小的變壓器,200A的電流波形,真正的ZCS,漂亮!
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watt160
LV.1
15
2018-11-16 15:30
可否把MOS的DS波形發出來看看?不知開關過程有否振蕩?
1
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xiezran
LV.2
16
2018-12-13 09:50
@數字電源探險家
好,會大力支持的。.今后的逆變器,不管是方波的,還是正弦波的,前級DCDC升壓部份,我們估計一定會朝推挽準諧振方向走的。因為,準諧振的電路其實是很簡單的,之前,沒有推廣開,有一個原因,就是市場上很少見到能可以仿制的版本。相信這次,我們通過參加電源網的【DIY大賽】,電源網能再一次引領逆變器行業朝前進一步發展。
變壓器做的很漂亮
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bg4ajt
LV.6
17
2019-12-14 18:44
@watt160
可否把MOS的DS波形發出來看看?不知開關過程有否振蕩?
串聯的電感和電容的數值怎樣計算出來的,和F=1000/2pi根號LC 不相符
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peter_yu
LV.5
18
2020-03-27 18:51
@bg4ajt
串聯的電感和電容的數值怎樣計算出來的,和F=1000/2pi根號LC不相符
學習學習,學習學習。
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2020-05-08 23:49
前級準諧振推挽軟開關DCDC升壓部分可以穩壓嗎?沒有用過多謝指教。
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daan007
LV.2
20
2020-06-09 10:51
@冰峰騎士
前級準諧振推挽軟開關DCDC升壓部分可以穩壓嗎?沒有用過多謝指教。
可以穩壓的吧,調節占空比就可以實現
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daan007
LV.2
21
2020-06-09 10:53
什么時候推出DCDC閉環的版本的,閉環會有什么問題。有沒有測試過不同諧振頻率的效率曲線,縮短一下大家的開發周期
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2020-08-29 21:56
@daan007
什么時候推出DCDC閉環的版本的,閉環會有什么問題。有沒有測試過不同諧振頻率的效率曲線,縮短一下大家的開發周期

逆變前級,閉環沒有必要吧。

閉環后效率,效率會降低。

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2020-08-31 15:22
你好!可以分享學習嗎?
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unless
LV.2
25
2021-03-12 13:34
變壓器匝比多少?
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shao456
LV.6
26
2022-01-08 15:41
@數字電源探險家
用銅片線切割的

原邊的銅片不是多層疊上去的嗎,不需要考慮集膚效應?

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2022-04-18 22:20

這個諧振空載的時候是靠什么原理減少功率的呢?靠提高頻率嗎?

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ldlonger
LV.2
28
2023-02-17 18:51

有DCDC閉環穩壓的方法介紹嗎?還有它空載和輕載的時候,占空比將近為零嗎?

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2023-08-05 00:41

感謝大神分享圖讓我們學習學習

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