逆变器制作散热管

逆变器制作步骤详解

       在讲解逆变器的制作步骤之前，我们先来了解下什么是逆变器。逆变器简单来说就是把直流电变成交流电。它广泛应用于空调、家庭影院、电动缝纫机、电脑、电视、洗衣机、冰箱、风扇、抽油烟机等很多地方。将逆变器连接蓄电池安装在汽车上，可以在外出的时候在汽车内使用各种电器。手机、电脑、数码相机、照明灯、电动剃须刀、车载冰箱等都可以使用。大体了解了逆变器，我们下面来介绍下它的制作步骤。

       以制作600W的正弦波逆变器为例开始介绍。

一、主要部件的制作和采购

       1.SPWM主芯片

       2.主变压器

       主变压器是制作逆变器成功与否的关健，本机主变用的磁芯为EE55，材质PC40，我在杭州电子市场买到了一种质量很好的骨架，立式的，脚位11加11，脚粗1.2MM。绕制数据：初级2T加2T，用10根0.93的线。初级导线总面积为6.8平方MM，次级为0.93线一根，绕60T。

二、绕前准备

       先准备骨架，把骨架上22个引脚，剪去4个，下面红圈处就是表示已经剪去的脚。上面二个独立的脚是高压绕组用的，远离下面的脚有利于绝缘，中间及下面的脚是低压绕组用的，左边是一个绕组2圈，右边是另一个绕组2圈。

       三、绕制步骤

       A),先绕二分之一的高压绕组(次级)，先在骨架上用高温胶带粘一层，这样做是为了防止导线打滑，用一根0.93线绕一层，约30圈(注意的是，高压绕组的线头要做好绝缘，我是套进一小段热缩套管，用打火机烤一下，就紧紧包在线头上了)，再用胶带固定住线头，不要让它散出来，并在高压绕组的外面用高温胶带包三层。

       B)，下面就可以绕低压绕组了(初级)，低压绕组分成二层绕，也就是每一层是2加2，用5根线并绕。

       C)，再继续绕高压绕组，绕完另外的30圈，要注意的是，这30圈要和里面的30圈绕向相同，这点很关健。如果一层绕不下，就把剩下几圈再绕一层。D)，绕完高压绕组后，在外面用高温胶带包三层，就把低压绕组原先留在上面的线头折下来(见图三)，准备焊在骨架的脚上。去漆可以用脱漆剂，用棉签沾一点脱漆剂，抹在线头上，过一会儿，漆就掉下来了，就可以焊了。

       D)，再后在整个绕组的外面包几层高温胶带，绕好的线包外观要饱满平整。

       E)，现在可以插磁芯了，插磁芯之前要对磁芯的对接面做清洁处理，我是用胶带粘几下，把磁芯对接面的粉末全清洁干净，插入磁芯，用胶带扎紧，有条件的话对磁芯对接处用胶水做固定。

四、AC输出滤波磁环

       磁环是采用直径40MM的铁硅铝磁环，用1.18的线，在上面穿绕90圈，线长约4.5米，如果用导磁率为125的磁环，电感量大约在1.5mH，用导磁度为90的磁环，电感量大约在1mH左右。我做过试验，用二个这样的磁环，每个电感量在0.7mH以上就可以正常工作了。绕制时分二层，第一层，45圈，因为磁环外圈和内圈的周长不同，所以第一层绕时，内圈的线要紧密排列，而外圈的线是每圈之间留有一个空隙的。绕第二层时，内圈是叠在第一层线上，外圈是嵌在第一层线的空隙中，这样绕出来的线圈才好看。当然，好象是否好看，也不影响使用。注意，绕这个磁环时，一定要戴手套，否则，导线会让你勒出血泡的。

       五、散热风扇

       本机前级功率管和H桥的功率管都用风扇散热，这是一种小型仪表风扇，比电脑上的CPU风扇还要小一点，实验证明，在600W输出的情况下，H桥的4个功率管散热不成问题，但前级的二个功率管好象散热不够一点，如果有可能，最好用大一点的风扇。

六、安装与调试

       本机的安装调试并不复杂，但安装前必须做到二点：

       1.所有元器件必须是好的，器件的耐压和工作电流一定要够，尽可能用新器件，有条件的话装前对元器件作一番测试。

       2.PCB质量一定要好，装前最好仔细地检查一下，有没有铜箔毛刺引起的短路等。

       以上内容就是逆变器的制作步骤，朋友们可以参考一下。不过在制作的过程中，可能会出现电流300W以下没问题，300W以上，就会烧掉H桥管子或者其他东西。这个时候的解决办法是加强高压直流和SPWM板电源的滤波就能够恢复正常了。了解了逆变器的制作过程，大家可以尝试自己做一个实验。一般功率小点的就可以了，一般功率小点容易成功，即可以做实验也有一定的实用性。

自制正弦波逆变器 输出与散热片之间有100多到80多V的电压（交流档测）保证散热片独立没有与电路有

       你好：

       ——★1、大功率三极管的集电极、场效应管的源极，与散热底板（紧贴散热器）是相通的，测量的底板电压，应该是三极管的集电极、或场效应管源极的电压。

       ——★2、虽然你 “保证散热片独立没有与电路有任何接触” ，但可以通过集电极（或源极）连接到散热器的。要想消除这个电压，可以在功率管与散热器之间加装（云母）绝缘垫片，但散热效果会受到一定的影响。

       ——★3、固定功率管时，虽然加了垫片，但螺丝是导电的，也要加隔离垫的。

华为光伏逆变器是如何散热的？

       逆变器散热主要有自然散热和风冷散热两种方式，影响散热能力的关键因素是对流换热系数。一般情况下，风冷散热的换热系数比自然对流高一个数量级，因此在组串式逆变器外部增加风扇可以大大提升散热能力，行业厂商普遍采用这种方式散热。但组串式逆变器应用环境较差，其对外部风扇的防护性能要求较高。

       华为针对这一劣势，提出无外置风扇的设计理念。华为SUN2000系列组串式逆变器采用全密闭自然散热设计，通过采用电感灌胶封装工艺、优化散热齿间距及厚度、低热阻安装技术和散热器一体成型技术，将发热器件和热敏感器件分腔合理布局，确保整机无局部热点，提升散热可靠性。深 圳 恒 通 源是华为逆变器的授权经销商，可以去看看。

逆变器制作？

       下图是一个简单

       逆变器

       的电路图.其特点是

       共集电极电路

       ,可将三极管的集电极直接安装在机壳上,便于散热.不易损坏三极管.

       变压器的制作:可根据自己的需要选用一个机床用的

       控制变压器

       .我用的是100W的控制变压器.将

       变压器铁芯

       拆开,再将次级线圈拆下来.并记录下每伏圈数.然后重新绕次级线圈.用1.35mm的

       漆包线

       ,先绕一个22V的线圈,在中间抽头,这就是主线圈.再用0.47的漆包线线绕两个

       4V

       的线圈为反馈线圈,线圈的层间用较厚的

       牛皮纸

       绝缘.线圈绕好后插上铁芯.将两个4V次级分别和主线圈连在一起,注意头尾的别接反了.可通电测电压.如果4V线圈和主线圈连接后电压增加说明连接正确,反之就是错的.可换一下接头.这样变压器就做好了.

       电阻的选择.两个与4V线圈串联的电阻可用

       电阻丝

       制作.可根据输出功率大小选择电阻的大小,一般的几个欧姆.输出功率大时,电阻越小,偏流电阻用1W的300欧姆的电阻.不接这个电阻也能工作.但由于管子的参数不一致有时不起振,最好接一个.

       三极管的选择:每边用三只3DD15并联.共用六只管子.电路连接好后检查无错误,就可以通电调整了.

       接上蓄电池,找一个100W的白炽灯做负载.打开开关,灯泡应该能正常发光.如果不能正常发光,可减小基极的电阻.直到能正常发光为止.再接上彩电看能否正常启动.不能正常启动也是减小基极的电阻.调整完毕后就可以正常使用了.

       我的逆变器和充电器做在了一个机壳内,输出并联在了家里的交流电源上.并安装上了继电器,停电时可自动切换为逆变器供电,并切断外电路,来电时自动接上交流电切断逆变器供电并转入充电状态.如果没有停电来电状态指示灯的话，停电来电时无感觉.

简单的逆变器电路图分析

       这里介绍的逆变器（见图）主要由MOS场效应管，普通电源变压器构成。其输出功率取决于MOS场效应管和电源变压器的功率，免除了烦琐的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作中采用。下面介绍该逆变器的工作原理及制作过程。

       电路图

       工作原理

       这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。

       方波信号发生器（见图3）

       这里采用六反相器CD4069构成方波信号发生器。电路中R1是补偿电阻，用于改善由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。电路的振荡是通过电容C1充放电完成的。其振荡频率为f=1/2.2RC。图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。由于元件的误差，实际值会略有差异。其它多余的反相器，输入端接地避免影响其它电路。

       场效应管驱动电路

       这里采用六反相器CD4069构成方波信号发生器。电路中R1是补偿电阻，用于改善由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。电路的振荡是通过电容C1充放电完成的。其振荡频率为f=1/2.2RC。图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。由于元件的误差，实际值会略有差异。其它多余的反相器，输入端接地避免影响其它电路。

       场效应管驱动电路

       由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V，为充分驱动电源开关电路，这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V。如图4所示。

       MOS场效应管电源开关电路。

       这是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下MOS场效应管的工作原理。

       图5

MOS场效应管也被称为MOSFET，既MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor（金属氧化物半导体场效应管）的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的为增强型MOS场效应管，其内部结构见图5。它可分为NPN型PNP型。NPN型通常称为N沟道型，PNP型也叫P沟道型。由图可看出，对于N沟道的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上，同样对于P沟道的场效应管其源极和漏极则接在P型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管，其输出电流是由输入的电压（或称电场）控制，可以认为输入电流极小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗，同时这也是我们称之为场效应管的原因。

       图6

       为解释MOS场效应管的工作原理，我们先了解一下仅含有一个P—N结的二极管的工作过程。如图6所示，我们知道在二极管加上正向电压（P端接正极，N端接负极）时，二极管导通，其PN结有电流通过。这是因为在P型半导体端为正电压时，N型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的P型半导体端，而P型半导体端内的正电子则朝N型半导体端运动，从而形成导通电流。同理，当二极管加上反向电压（P端接负极，N端接正极）时，这时在P型半导体端为负电压，正电子被聚集在P型半导体端，负电子则聚集在N型半导体端，电子不移动，其PN结没有电流通过，二极管截止。

       图7a图7b

       对于场效应管（见图7），在栅极没有电压时，由前面分析可知，在源极与漏极之间不会有电流流过，此时场效应管处与截止状态（图7a）。当有一个正电压加在N沟道的MOS场效应管栅极上时，由于电场的作用，此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极，但由于氧化膜的阻挡，使得电子聚集在两个N沟道之间的P型半导体中（见图7b），从而形成电流，使源极和漏极之间导通。我们也可以想像为两个N型半导体之间为一条沟，栅极电压的建立相当于为它们之间搭了一座桥梁，该桥的大小由栅压的大小决定。图8给出了P沟道的MOS场效应管的工作过程，其工作原理类似这里不再重复。

       图8

下面简述一下用C-MOS场效应管（增强型MOS场效应管）组成的应用电路的工作过程（见图9）。电路将一个增强型P沟道MOS场效应管和一个增强型N沟道MOS场效应管组合在一起使用。当输入端为低电平时，P沟道MOS场效应管导通，输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时，N沟道MOS场效应管导通，输出端与电源地接通。在该电路中，P沟道MOS场效应管和N沟道MOS场效应管总是在相反的状态下工作，其相位输入端和输出端相反。通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响，使得栅压在还没有到0V，通常在栅极电压小于1到2V时，MOS场效应管既被关断。不同场效应管其关断电压略有不同。也正因为如此，使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。

       由以上分析我们可以画出原理图中MOS场效应管电路部分的工作过程（见图10）。工作原理同前所述。这种低电压、大电流、频率为50Hz的交变信号通过变压器的低压绕组时，会在变压器的高压侧感应出高压交流电压，完成直流到交流的转换。这里需要注意的是，在某些情况下，如振荡部分停止工作时，变压器的低压侧有时会有很大的电流通过，所以该电路的保险丝不能省略或短接。

       制作要点

       电路板见图11。所用元器件可参考图12。逆变器用的变压器采用次级为12V、电流为10A、初级电压为220V的成品电源变压器。P沟道MOS场效应管（2SJ471）最大漏极电流为30A，在场效应管导通时，漏-源极间电阻为25毫欧。此时如果通过10A电流时会有2.5W的功率消耗。N沟道MOS场效应管（2SK2956）最大漏极电流为50A，场效应管导通时，漏-源极间电阻为7毫欧，此时如果通过10A电流时消耗的功率为0.7W。由此我们也可知在同样的工作电流情况下，2SJ471的发热量约为2SK2956的4倍。所以在考虑散热器时应注意这点。图13展示本文介绍的逆变器场效应管在散热器（100mm×100mm×17mm）上的位置分布和接法。尽管场效应管工作于开关状态时发热量不会很大，出于安全考虑这里选用的散热器稍偏大。

       逆变器的性能测试

       测试电路见图14。这里测试用的输入电源采用内阻低、放电电流大（一般大于100A）的12V汽车电瓶，可为电路提供充足的输入功率。测试用负载为普通的电灯泡。测试的方法是通过改变负载大小，并测量此时的输入电流、电压以及输出电压。其测试结果见电压、电流曲线关系图（图15a）。可以看出，输出电压随负荷的增大而下降，灯泡的消耗功率随电压变化而改变。我们也可以通过计算找出输出电压和功率的关系。但实际上由于电灯泡的电阻会随受加在两端电压变化而改变，并且输出电压、电流也不是正弦波，所以这种的计算只能看作是估算。以负载为60W的电灯泡为例：

       假设灯泡的电阻不随电压变化而改变。因为R灯=V2/W=2102/60=735Ω，所以在电压为208V时，W=V2/R=2082/735=58.9W。由此可折算出电压和功率的关系。通过测试，我们发现当输出功率约为100W时，输入电流为10A。此时输出电压为200V。

光伏逆变器散热器

       光伏逆变器散热器是属于大功率散热器，需要与专业的大功率散热器生产厂家如文轩五金等合作。光伏逆变器散热器与一般的电子散热器不同，功率较大要求的稳定性较高，良好的散热能使逆变器的动转更平稳，因此需要完整有效的散热解决方案，文轩对于逆变器散热能从热设计到热仿真，再到根据历史散热大数据进行调校，仿真的效果参数更加接近于实际，这样对于逆变器的运转来说有更好的保证，而且合理的设计与科学的散热布局，可延长逆变器的使用寿命。

湖北仙童科技有限公司 高端电力电源全面方案供应商 江生 13997866467