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0.1~0.2V。

　　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0.15μ 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：I==25A 。

　　

 

　　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。

　　R=，C=NC

　　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=∫Uccdt=t

　　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：P==t

　　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-U<0.5V，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322.7Ω ，折算到变压器输入端为：0.48 Ω。

　　∴负载此时的瞬时功率为：

　　P==276W

　　∴P=×=276

　　∴L=2.2μH

　　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。