現代設備對電源的性能要求越來越高，未來電源將向著高功率密度、高效率、低EMI、小體積等方向發展。為了實現以上需求，現代的電源的頻率越做越高、諧振技術也逐步開始流行。

高頻率可以有效減小磁性元件體積、但高頻率同時帶來的開關損耗呈幾何式增加，很大程度上影響了效率，然而諧振技術的加持，實現了功率器件的軟開關，可以有效的降低開關損耗和EMI，但諧振使得器件的應力增加......等問題。

技術就是一個不斷探索的過程，解決了一個問題同時又出現了新的問題，所以在設計中往往是根據實際情況有取舍的設計，盡量找到最優的折中方案。往往實際產品設計很考驗一名工程師的水平。

高頻逆變的應用場景：電焊機、沖擊鉆、風機、切割機、空壓機等。

2

第一節 功率板原理圖總結

（一） 主功率板拓撲

前級采用推挽結構(開環)，后級采用全橋(閉環)；

外形展示

輸入DC48V，輸出AC220V，輸出功率2kW，效率94%。

（二）功率板詳解

（1）前級推挽(DC-DC)升壓。

前級推挽

輸入選用48V電池供電，輸入級需加防反接措施(如串聯二極管、保險絲或空氣開關等)，低壓母線需并聯電解電容器(由于是諧振式，根據經驗1A電流需450uF左右；若是硬開關式，經驗值1A電流需250uF左右)，有已知參數計算出輸入電流的大小，確定輸入電容量，2kW高頻逆變，輸入48V，輸入電流約為45A，則輸入電容量約20000uF,由于電解電容內阻大且高頻特性差，實際中需選取多支電容并聯，從而減小等效內阻。若電解電容容量太小，導致電容發熱，嚴重影響效率。

輸入為直流，變壓器磁芯容易飽和，為了防止飽和，必須保證工作在1、3象限，所以工作時，變壓器的兩個繞組電流方向相反。

高頻諧振回路：利用變壓器漏感作為諧振電感(若漏感太小需外加電感)。調節諧振電容值來改變諧振頻率，調試中應使諧振頻率稍小于工作頻率，避免批量生產時，由于元件參數差異導致無法實現軟開關。

器件選型：MOS管電流余量為(3-5倍)，電壓余量(3-4倍)

諧振電容：采用CBB電容(村田或廈門法拉)

變壓器磁芯：材料選擇鐵氧體或非晶環(天磁或東磁)

（2）后級H橋(DC-AC)逆變

后級H橋

后級采用SPWM調制全橋逆變，實現AC220V穩壓輸出。輸出采用LC濾波，負載增大，濾波電感值會減小。

（三）輔助功能

（1）風扇控制

溫度超過閾值，驅動卡輸出信號驅動三極管Q9導通，風扇正常工作，二極管D12防止反峰電壓(風扇可以選取變壓器輔助繞組供電或直接有電池供電，注意選取規格)。

（2）電池電壓檢測

電池電壓檢測超過閾值范圍，逆變器停止輸出。

（3）母線電壓限制

TL431和PC817組成高壓限制電路，由分壓電阻控制限壓值，通常將高壓限制在輸入電壓最大值時對應高壓母線電壓(限制電壓過低容易炸前級管子，限制值電壓太高容易炸后級管子)，限制高壓值就相當于限制最大占空比，若輸入電壓太低，占空比提前被限制，隨著負載加重，會出現尖峰，導致前級炸管；若限制電壓太高，尖峰被變壓器放大，容易炸后級的管子。

（4）溫度檢測

溫度傳感器接H橋，輸入前級驅動卡溫度檢測引腳。

（5）輔助電源

輔助電源采用反激拓撲結構，該電路結構簡單，通俗易懂，不做詳細介紹，C為控制端，控制電壓約為5V，前級D6和D5組成TVS吸收回路，后級采用半波整流。

（6）緩沖啟動電路

R35和C26組成RC延時電路，C26充電至9V以上，D19導通，三極管Q15導通，繼電器吸合，軟啟完成；關機時由D20構成回路放電，為下一次開機做準備。三極管Q16被Q15導通后拉低，后級驅動正常供電。

（7）蜂鳴器控制

蜂鳴器受兩個電壓控制，分別為前級開機信號和后級短路信號控制。逆變器開啟蜂鳴器會響2s左右，提示正在開機，開機完成蜂鳴器停止發聲；或逆變極短路，蜂鳴器會發出聲響。

（8）輸出功率限制

由交流輸出回路取信號通過運放放大，再由二極管整流為直流，經LC濾波輸入后級驅動卡，限制輸出功率。

（9）啟動尖峰抑制

啟動尖峰抑制：高壓母線電容前加輔助啟動電阻(水泥電阻)，由于輸入軟啟過程中，輸出占空比非常小，死區時間相對較大，電容充電電流非常大，短時間內，會出現非常大的尖峰電流，所以高壓回路需串聯限流電阻，當軟啟(2s)完成時短路限流電阻進入正常工作模式(可以采用繼電器或MOS管)。