项目说明

本项目由湖南科技大学新能源应用实验室雷超林设计，本工程仅提供给大家学习交流，欢迎复刻，严禁商业用途。

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开源协议

本工程依据 “CC BY-SA 4.0” 许可证进行授权， 请勿用于商业，转载请附上原文出处链接及本声明。

项目相关功能

• 输入：DC48V-72V；
• 最大输出功率：2000W；
• 输出：
  • AC220V正弦波x2；
  • USBDCx2(最高100w)；
• 电量、容量、输出电压显示；
• 每个AC输出口有独立的开关控制关断；
• 保护电路：
  • 短路保护；
  • 过载保护；
  • 温度保护；
  • 电池过充保护；
  • 浪涌保护；
  • 反接保护；
  • 稳压保护；

项目成本在500元左右

 

项目属性

本项目为首次公开，为本人原创项目。项目未曾在别的比赛中获奖。

 

项目进度

2023年7月项目开始

2023年8月设计好主电路

2023年9月完成PCB

2023年10月调试成功

 

设计原理

首先我们分析项目的需求，发现是一个宽范围输入的逆变器，电压从48V到72V，还需要支持电池供电，当有市电时通过市电供应，市电停电时立即需要逆变器工作。

在平时有市电的时候需要给电池充电。这个其实就是一个UPS不间断电源，市面上的都是采用单一范围输入，采用DAB有源谐振进行电流的一个双向流动，让电池既可以供电，也可以给电池充电。

但是我们查找芯片数据手册可以知道，当往电池充电的时候PFC升压最高是450V，通过变压器LLC谐振（4:30）到电池端是69V，我们都知道72v电池充满电要到80V，所以EG8026这款芯片不适合我们。

 

这个时候就需要加一级充电电路，单独给电池充电，所以我设计的拓扑结构是BUCK+LLC+SPWM+FLYBUCK

下面是我的拓扑图

48V到72V的电池统一经过同步BUCK降压到48V，然后再通过LLC谐振软开关技术，升压到350V直流母线VBUS电压，再通过SPWM进行逆变。

这样可以完美解决宽范围输入电压的一个问题，最高支持100V的输入电压。

充电部分采用FLYBUCK进行一个恒流充电，功率为200W，输出电压48V-80V。

 

 

下面就具体讲解一下所用到的电路：

 

1.1初级EG1163S同步降压电路

首先输入的四个MOS为防反接电路，进来之后是3个1000uF/100V的黑金刚电容并联，再通过两个MOS并联的上下管进行同步BUCK降压，中间接有限流电阻进行过流保护。由于调试EG1163S时发现有不同步的现象，所以额外增加了U4的肖特基大电流二极管，进行分摊一部分电流，BUCK输出同样是3个1000uf/100V的黑金刚电容。芯片外围电路简单，功能强，如有不稳定的情况，请调试环路补偿的前馈电容，适当增加电容，如100nF，然后再看后级输出是否正常。

1.2 LLC谐振电路

LLC谐振升压部分采用EG1611芯片，这款芯片可以发出固定频率的PWM信号，同时可以通过R43电阻调节频率，频率需要和LLC后级的谐振腔频率一致，这样就可以实现软开关技术，大大提高效率。

后级采用电压开环控制，当输出电压大于450V时，进行反馈保护，EG2132为栅极驱动器。变压器为淘宝购买，在屹晶微的淘宝店铺可以找到48V 2KW那款变压器，漏感为18uH，整流二极管可以使用650V10A二极管。R24和R26为放电电阻，放掉电容里残余的电量。

 

1.3 逆变电路

逆变电路由EG8010小板和四个IGBT组成，同时也可以使用MOS，需要在20A电流以上的MOS，封装为TO-247

U14为辅助电源模块，在淘宝可以买到。

 

1.4辅助电源电路

辅助电源由三个德州仪器高压输入BUCK芯片、EG1163S降压芯片SW3516H快充电路组成，SW3516H芯片将23V电压降低到手机快充电压5-20V，支持100W快充。

同时EG1163S为同步降压芯片，MOS为100V20A的外置MOS，封装为DFN5x8

德州仪器LM5164的性能非常强，最高支持100V输入，目前没有烧坏一片，质量非常可靠。

 

1.5 充电电路

充电电路由交流输入浪涌保护以及电容限流保护,主电源管理芯片为OB2269反激芯片，功率开关管为800V10A以上的NMOS，变压器为淘宝购买，大家可以到淘宝上去买，输出采用电压恒压保护以及恒流充电

LM358放大电流信号，然后进行电流反馈，充电时，电压变低，电流恒定，当电池充满电的时候，电流开始下降，电压不变。继电器为不间断切换使用。

 

调试步骤

 

 

我们焊接得先焊接反激这一块，反激这一块比较难调，也是最危险的，我们焊接好之后将电压的电位器调到我们48V，然后接一个负载，最好40欧姆的负载，将电流的电位器顺时针旋转，看着电流表，让电流恒定，再换20欧姆的负载，看看有没有恒流的效果，再将电流调到2A。\

LLC这一块我们可以串一个互感器到整流桥的前级，带上200W负载，调节频率到56Khz，再看我们的波形是否是正弦波，如果是正弦波，那么我们的LLC就是处在谐振状态，如果波形变成椭圆形就是感性，也就是频率太高了。

 

主要元器件物料清单

型号	数量	购买渠道
IRFP4568PBF	8	立创商城
EG1163S	2	立创商城
SGT50T65FD1PN	4	立创商城
LM5164DDAR	3	立创商城
47UH 30A电感	1	淘宝
调制电感	1	淘宝
反激变压器	1	淘宝
EG8010小板	1	淘宝
SW3516H	1	淘宝
LLC变压器	1	淘宝
EG1611	1	淘宝
外壳	1	淘宝

 

 

实物展示

 

设计注意事项

安装的时候记得做好绝缘措施，尤其是220V输出这里，对人体会有伤害，目前调试比较难的地方就调频率以及充电电压和电流的设置。

其他地方还是上电就能工作的，大家接电压和电流表的时候注意正负极，千万不要接反，接反容易烧表。

目前测试下来工作很稳定，在散热上大家可以多配一个散热风扇。

 

其他

哔哩哔哩测试视频

https://www.bilibili.com/video/BV1Mh4y1i7vF/