单相PWM逆变电源的设计

逆变电源将直流电转化为交流，功率晶体管T1、T3和T2、T4交替开通得到交流电力，若直流电压较低，则通过交流变压器升压，即得到标准交流电压和频率。对大容量的逆变电源，由人直流母线电压较高，交流输出一般不需要变压器升压即能达到220V，在中、小容量的逆变电源中，由于直流电压较低，如12V、24V，就必须设计升压电路。

中、小容量逆变电源一般有推挽逆变电路、全桥逆变电路和高频升压逆变电路三种。推挽电路，将升压变压器的中性抽头接于正电源，两只功率管交替工作，输出得到交流电力，由于功率晶体管共地边接，驱动及控制电路简单，另外由于变压器具有一定的漏感，可限制短路电流，因而提高了电路的可靠性。其缺点是变压器利用率低，带动感性负载的能力较差。

全桥逆变电路克服了推挽电路的缺点，功率晶体管T1、T4和T2、T3反相，T1和T2相位互差180度。调节T1和T2的输出脉冲宽度，输出交流电压的有效值即随之改变。由于该电路具有能使T2和T4共同导通的功能，因而具有续流回路，即使对感性负载，输出电压波形也不会畸变。该电路的缺点是上、下桥臂的功率晶体管不共地，因此必须采用专门驱动电路或采用隔离电源。另外，为防止上、下桥臂发生共同导通，在T1、T4及T2、T3之间必须设计先关断后导通电路，即必须设置死区时间，其电路结构较复杂。

推挽电路和全桥电路的输出都必须加升压变压器，由于工频升压变压器体积大，效率低，价格也较贵，随着电力电子技术和微电子技术的发展，采用高频升压变换技术实现逆变，可实现高功率密度逆变，这种逆变电路的前级升压电路采用推挽结构，但工作频率均在20KHZ以上，升压变压器采用高频磁芯材料，因而体积小／重量轻，高频逆变后经过高频变压器变成高频交流电，又经高频整流滤波电路得到高压直流电（一般均在300V以上）再通过工频逆变电路实现逆变。

采用该电路结构，使逆变虬路功率密度大大提高，逆变电源的空载损耗也相应降低，效率得到提高，该电路的缺点是电路复杂，可靠性比上述两种电路低。

上述几种逆变电源的主电路均需要有控制电路来实现，一般有方波和正弱波两种控制方式，方波输出的逆变电源电路简单，成本低，但效率低，谐波成份大。正弦波输出是逆变电源的发展趋势，随着微电子技术的发民，有PWM功能的微处理器也已问世，因此正弦波输出的逆变技术已经成熟。

1、方波输出的逆变电源目前多采用脉宽调制集成电路，如SG3525，TL494等。实践证明，采用SG3525集成电路，并采用功率场效应管作为开关功率元件，能实现性能价格比较高的逆变电源，由于SG3525具有直接驱动功率场效应管的能力并具有内部基准源和运算放大器和欠压保护功能，因此其外围电路很简单。

2、正弦波输出的逆变电源控制集成电路

正弦波输出的逆变电源，其控制电路可采用微处理器控制，如INTEL公司生产的80C196MC、摩托罗拉公司生产的MP16以及MI－CROCHIP公司生产的PIC16C73等，这些单片机均具有多路PWM发生器，并可设定上、上桥臂之间的死区时间，采用INTEL公司80C196MC实现正弦波输出的电路，80C196MC完成正弦波信号的发生，并检测交流输出电压，实现稳压。

逆变电源的主功率元件的选择至关重要，目前使用较多的功率元件有达林顿功率晶体管（BJT），功率场效应管（MOSFET），绝缘栅晶体管（IGBT）和可关断晶闸管（GTO）等，在小容量低压系统中使用较多的器件为MOSFET，因为MOSFET具有较低的通态压降和较高的开关频率，在高压大容量系统中一般均采用IGBT模块，这是因为MOSFET随着电压的升高其通态电阻也随之增大，而IGBT在中容量系统中占有较大的优势，而在特大容量（100KVA以上）系统中，一般均采用GTO作为功率元件。

如果你具有比较强的动手能力和比较好的电子技术基础，喜欢动手做实验兼做使用，可以选择一个电路自己制作，如果纯粹为了实用建议你直接购买成品。另外，经常停电地区，家庭使用逆变器作为备用电源是可取的，功率不要搞得太大，能够满足照明、电冰箱、电风扇就可以了，最多加上电脑为止，这几样加在一起的功率500瓦差不多。

就算是500瓦，蓄电池的容量也是相当可观，用12伏的电瓶其电流也要60安培左右，持续使用时间按照8个小时考虑，电瓶容量要480安时价钱要几千元。

电路如图：振荡三极管在图中画了两个3DD15.也可以使用多个并联增加输出功率。3DD15是老式NPN大功率管，可以用其他的NPN大功率管，耐压大于50伏，电流大于5安培的都行。

如果不在特定条件下进行仿真，则估计一个PLL电路的规格将会是十分困难的。因此，进行PLL 设计的第一步应当是仿真。我们建议工程师使用 ADIsimPLL 软件运行基于系统要求的仿真，包括参考频

率、步进频率、相位噪声（抖动）和频率杂散限制。

许多工程师面对如何选择参考频率会感到无所适从，但其实参考频率和输出频率步进之间的关系是很简单的。采用整数N 分频PLL，则输出频率步进等于鉴频鉴相器(PFD)输入端的频率，该频率等于参考分频器R 分频后的参考频率。采用小数N 分频PLL，则输出频率步进等于PFD 输入频率除以MOD 值，因此，您可以使用较高的参考频率，获得较小的频率步进。决定使用整数N 分频或是小数N 分频时，可牺牲相位噪声性能换取频率步进，即：较低的PFD 频率具有更好的输出频率分辨率，但相位噪声性能下降。

上图是一个简单逆变器电路图，其原理如下：

 C2是隔直电容，可以保护电路不过载，R2是振教荡调节电阻，大小为1-2欧，L1，L2是初级线圈，L3、L4是自振荡线圈，L5是输出线圈。

  电源接通，电流通过R2限流，流经L3、L4中间抽头，再经两头尾抽头到功率管基极导通功率管，经L1、L2初级线圈，产生一次初级电流，再经变压器耦合，在L5形成次级电流，第一次振荡完成。在L1、L2形成电流同时，L3、L4也通过变压器形成第二次感应电流，再次导通功率管，这样这个自激振荡电路就这样振荡下去，直到断电或管子烧坏。

如果你学过模拟电子的话，你就可以知道逆变电路，滤波电路及其原理了，在这里由于绘图不方便，那我给你讲讲原理吧.

1滤波电路原理:我们可以用简单的两个型号一样的电容来串接，其中在两个电容之间接地这样就可以做出滤波电路了还有一种方式，你可以用电阻和电容串接，这样叫做阻容吸收也可以起到滤波作用.但是在逆变电源的电路设计中，还是采取两个电容中间接地的方式较好，逆变电源的电路其实，你可以参考变频器里的逆变电路来参考设计，在这里就不多说了，可以在网上查阅资料

逆变器是一种把直流电能(电池、蓄电池)转变成交流电(一般为220伏50Hz正弦波或方波)的装置。我们常见的应急电源，一般都是把直流电瓶逆变成220V交流的。简单来讲，逆变器就是一种将直流电转化为交流电的装置。

不管是在偏远山村，或是野外需要或是停电应急，逆变器都是一个非常不错的选择。比较常见的是机房会用到的UPS电源，

在突然停电时，UPS可将蓄电池里德直流电逆变成交流供计算机使用，从而防止因突然断电而导致的数据丢失问题。能够不间断地提供电源，具有一定的安全可靠

性、稳定性。逆变器还可以与发电机配套使用，能有效地节约燃料、减少噪音，在风能、太阳能领域，逆变器更是必不可少。小型逆变器还可利用汽车、轮船、便携

供电设备在野外提供交流电源。本文将介绍两种比较简单的逆变器原理图。

性能优良的家用逆变电源电路图

这种设计，材料易取，输出功率150W，本电路设计频率为300HZ左右，目的是缩小逆变变压器的体积、重量、输出波形方波。这款逆变电源可以用在停电时家庭照明，电子镇流器的日光灯，开关电源的家用电器等其他方面。这款逆变器较为容易制作，可以将12V直流电源电压逆变为220V市电电压，电路由BG2和BG3组成的多谐振荡器推动，再通过BG1和BG2驱动，来控制BG6和BG7工作。其中振荡电路由BG5与DW组的稳压电源供电，这样可以使输出频率比较稳定。在制作时，变压器可选有常用双12V输出的市电变压器。可根据需要，选择适当的12V蓄电池容量。

高效率的正弦波逆变器电器图

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。

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。

逆变器的研究还差很多，1）高频化。逆变电源的体积、重量主要是由储能元件决定，因此逆变电源的小型化实质上就是尽可能减小其中储能元件 的体积。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20KHz，用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5～10%，其主要材料可以节约90%甚至更高，还可 以节电30%以上。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高，逆变电源的体积、重量也将会越来越小。在一定范围内，开关频率的提高，不仅能有效地减小电 容、电感及变压器的尺寸，而且还能够抑制干扰，改善系统的动态性能。因此，高频化是逆变电源的主要发展方向。

（2）低噪声。逆变器的缺点之一是噪声大。单纯地追求高频化，噪声也会随之增大。采用部分谐振转换回路技术，在原理上既可以提高频率又可以降低噪声。所以，尽可能地降低噪声影响是逆变电源的又一发展方向。

（3）模块化。模块化有两方面的含义，包括功率器件的模块化和电源单元的模块化。常见的器件模块，含有一单元、两单 元甚至六单元直至七单元。随着电源技术的发展，开关器件的驱动保护电路也集成到功率模块中去，构成了智能化功率模块，不但缩小了整机的体积，而且也方便了 整机的设计制造。

（4）数字化。现在数字式信号，数字电路越来越重要，数字信号处理技术也日趋完善，显示出越来越多的优点，如便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、提高系统抗干扰能力等，同时也为电源的并联技术发展提供了方便。

（5）高可靠性。可靠性是所有电力电子装置的生命线。我们知道，在一个系统中，元件数量越少，可靠性越高。所以，在设计电源时，尽可能使用较少的元件，提高系统的集成度。这样就解决了电路复杂、可靠性差的问题，同时也简化了电路，使系统的可靠性得到了提高。

（6）绿色化。随着各种政策法规的出台，对无污染电源的呼声越来越高。为了使电源系统绿色化，电源应加装高效滤波器，还应在电网输入端采用功率 因数校正技术和软开关技术。节电也是绿色电源一个很重要的因素，因为发电是造成环境污染的重要原因，而节电就意味着发电容量的节约。