一款高效率正弦波逆变器电路设计

一款高效率正弦波逆变器电路设计现有的逆变器， 有方波输出和正弦波输出的。 方波输出的逆变器效率高， 但对于都是为正弦波电源设计的电器来说， 使用总是不放心， 虽然可以适用于许多电器， 但部分电器就不适用， 或用起来电器的指标会变化。 正弦波输出的逆变器就没有这方面的缺点， 却存在效率低的缺点。为此笔者设计了一款高效率正弦波逆变器，其电路如图 1。该电路用 12V 电池供电。先用一片倍压模块倍压为运放供电。可选取 ICL7660 或MAX1044。 运放 1 产生 50Hz 正弦波作为基准信号。 运放 2 作为反相器。 运放 3 和运放 4 作为迟滞比较器。 其实运放 3 和开关管 1 构成的是比例开关电源。 运放 4 和开关管 2 也同样。 它的开关频率不稳定。在运放 1 输出信号为正相时，运放 3 和开关管工作。 这时运放 2 输出的是负相。 这时运放 4 的正输入端的电位（恒为 0）总比负输入端的电位高，所以运放 4 输出恒为 1，开关管关闭。在运放 1 输出为负相时，则相反。这就实现了两开关管交替工作。下面论述一下开关管是怎么工作的。 当基准信号比检测信号， 也即是运放 3 或 4 的负输入端的信号比正输入端的信号高一微小值时，比较器输出 0，开关管开，随之检测信号迅速提高，当检测信号比基准信号高一微小值时，比较器输出 1，开关管关。这里要注意的是，在电路翻转时比较器有个正反馈过程， 这是迟滞比较器的特点。 比如说在基准信号比检测信号低的前提下，随着它们的差值不断地靠近，在它们相等的瞬间，基准信号马上比检测信号高出一定值。 这个“一定值”影响开关频率。它越大频率越低。这里选它为 0.10.2V 。C3 ， C4的作用是为了让频率较高的开关续流电流通过，而对频率较低的 50Hz 信号产生较大的阻抗。 C5由公式 50 算出。 L 一般为 70H， 制作时最好测一下。 这样 C为 0.15 μ左右。 R4 与 R3的比值要严格等于 0.5 ，大了波形失真明显，小了不能起振，但是宁可大一些，不可小。开关管的最大电流为 I25A 。这里较详细的讨论一下 L1， L2 的选值。把负载电等效回变压器的输入端，其电路为图 2。考虑到开关频率比 50Hz 大得多，在开关从开到关的过程，可以把变压器的电压看成是不变的。则电源通过 L 输出的能量为 W∫ Uccdtt忽略一切不理想损耗，此能量应等于负载消耗能量。上式的平均功率为 Pt我们希望在 Ucc-U 接近于某一小值时， 电池能以较高的开关频率并符合要求地向变压器供电。这个“某一小值”这里取 0.5V ，频率取 5kHz。当 Ucc-U0.5V ，开关管将较长时间开着（这是相对来说的）。如果需要这个电源的最大输出功率为 150W，那么负载电阻为 322.7 Ω ，折算到变压器输入端为 0.48 Ω 。∴负载此时的瞬时功率为 P276W ∴ P 276∴ L2.2 μ H可以看出 L 值很小，对开关管不利，并且输出有削峰。 制作时可以增加 L 值， 但最大输出功率会减少。 解决这一问题的最好方法是， 用 16V 电源供电， 还用 8.5V 变压器 （峰值为 12V） ，和峰值为 12V 的基准信号，但这时的电路需要改动，这里就不讨论了。