Sinrace Power Supply Technology (Shenzhen) Co., Ltd.

1.逆变电源结构设计

图1为基于脉宽调制(PWM)技术的逆变电源结构框图。整个电路选择低压直流输入经全桥逆变电路逆变得到交流电压，经工频升压电路升压达到额定峰值，然后经滤波电路输出满足要求的交流电压，一般要求输出220V／50Hz交流。

2.逆变电源硬件电路设计

2.1 PWM技术

PWM控制技术的理论基础是冲量定理，利用正弦波作为调制波 施加在载波输出幅值相等、脉宽按正弦波变化的双极性脉宽调制波(SPWM)，将此方波信号加在逆变桥逆变功率管控制起开通关断，最终得到接近理想的交流输 出波形。该技术使得硬件电路简单，并提高输出波形效率。图2是采用U3988器件控制逆变桥的接线图及SPWM波形，其中0UTA、0UTB是正弦波 SPWM脉冲序列的输出引脚，这2个引脚输出的信号一般要通过死控制电路才送到逆变桥。

2.2 工频变压器在逆变电路中的作用

工频逆变电源输入一般为低压直流，采用全桥逆变电路，通过对场效应管的开关频 率作用控制输出交流电压。输出的220V正弦波交流电压的峰一峰值是620V，而一般的逆变电源输入整流电压为310V，为了使逆变器不失真输出220V 正弦波交流电压，逆变器前面的直流电压必须是680～870V。因为一般的逆变输入电压远远小于该值，所以必须加一个输出变压器将逆变器输出电压提升到额 定峰值以上才可以使用，如图3所示。

该电路采用全桥变换电路结构，这种变换器输出不是1根火线和1根零线，而是2根火线，但一般在接负载时都要求有零线。如果没有输出隔离变压器将l根火线硬性接零线，就会导致逆变电源不能正常工作。图4为无输出变压器正半波时的电流流动方向。

从图4中看出，由于零线的接入，使负载电流经过负载后不经过整流管和 逆变功率管，而是直接流回市电的零线输入端，在这种情况下，图中虚线框中的整流器和逆变功率管都未起作用。按照正常工作程序，负载电流应该流过两个桥式电 路的整流管和逆变功率管。图5为有输出变压器正半波时的电流流动方向。当输出端接入了隔离变压器后就可以在变压器的次级(负载输入端)连接市电的零线，于 是就构成可靠的供电系统。可见，隔离输出变压器对于逆变桥电路来说是一个重要的组成部分，使逆变电路具有可靠稳定的特点。

2.3保护电路

U3988内置欠压保护和过热保护的基准电压，只需通过电阻分压，当电压低于基准电压时，就锁定U3988，使其停止输出脉冲。另外，在电流保护方面，根据负载电流的不同，有快速保护、短延时和长延时3段保护功能。

3.逆变电源电路的不足

隔离变压器是为了变压和隔离零线的目的而接入的，并不具有隔离干扰和缓冲负载突变功能。变压器的初级和次级之间有绝缘层，它们构成了一个容量一定的电容器C，电容器的容抗和频率是成反比关系的，即：

式中，Xc是变压器初次级间等效分布电容的容抗，单位Ω。f是干扰信号的频率，单位Hz。C是变压器初次级间等效分布的电容量，单位F。

由式(1)可看出，频率越高，容抗越小，即干扰信号的频率越 高，该电容通路就越容易穿过。由于一般干扰信号的频率是很高的，可以直接穿过变压器而长驱直入去干扰负载。若是较低频率的干扰到来，它就会按照变压器的变 比按比例变换干扰负载。由于变压器并不具有抗干扰功能，所以在逆变桥的输入和输出端一般都加有输入、输出滤波器。

由于隔离变压器的接入，随之会接入电感、电容等低频器件，这不仅使得电路本身体积加大而且也使电路功耗加大，减小了电路的输出效率。随着电子变压器等高频低价位器件的逐渐发展，工频变压器生产成本相对增加，该系统设计的电路板生产成本也相应增加。