自制逆变器（自制正弦波逆变器并不难）

　　自制逆变器（自制正弦波逆变器并不难）
　　大家好，今天我们来聊一下正弦波逆变器的另一个核心器件：升压变压器。第一篇文章已经说过，之所以叫它工频正弦波逆变器，是因为它有个工频（50HZ）的输出变压器，与用H桥+电感直接输出的区别。之所以把它拿来讲一下，是因为它与我们很多网友、包括我在初学的时候一样，对它有很多特殊的性能了解不太透。
　　低频电源变压器铁芯，常见的有EI形的、F型的，O型的和R形的。其中以EI和O形最为常见。F形的漏感很大，效率低下，而R形的一般用于仪表设备，功率都不大，所以这二种外形的我们不作讨论。
　　在1990年代，环形即O形铁芯在各种音响设备中大量使用，那个年代烧过音响的人，无一不知无人不晓。它的优点是漏感小，效率高，小体积也能出大功率，但是它也有缺点，即非常容易饱和。大家可以观察，除了国产音响在吹捧环变，进口的优质功放都是EI方形变压器。还有，环形变压器的机器，在开机的时候都能听到＂噗＂人＂磁化的声音，这也说明了它不太容易饱和。而我们在第一讲就说到了，我们设计的逆变器，可能额定功率并不大（300W左右）但是瞬间带载功率可以非常大，600-1500W，甚至2000W以上都能工作2秒钟，这时候，环形变压器就明显不合适了。它的耦合太紧密，高压电流会传递到初级也就是H桥上，不会用一定的压降来避让重负载。还有二个更现实的原因让我们不用O形变压器，就是它的绕线和安装。无论是手工绕线，还是专业的绕线机，都是先把漆包线绕上专用的工具：梭子上后，再来慢慢一圈一圈穿的。这时候，手工不好的、工具不合适的，拉的手软，结果还不整齐。用如果用EI骨架，早就绕完了。再一个就是固定问题，环形变压器一般是用个圆盘压在机壳上，因为铁芯的中间是有磁力线的，绝对不能形成整体环路，不然就短路了，圆盘压的松了容易松动和脱落，压太紧了容易把线包压伤短路。所以，留给我们的只有EI铁芯供选了。
　　设计一个变压器，专业的计算方法是用功率和频率来计算外形，公式很长，条件很多且取值范围大，我们业余的不会过于追求成本，大可不必详细计算外形，直接用自己的经验去选取铁芯。如果你觉得你很少见到这种老掉牙的变压器，可以去淘宝上搜，看你想要做多大功率，看看人家用的多大的铁芯，我们技术差，用大一点的型号即可。
　　变压器的铁芯确定后，就是要计算线包了。线包的参数主要是直径和匝数。
　　先来说直径：想想当然也知道，不可能一条0.1mm的漆包线也能过10A的电流，但到底能过多少呢？一般来说，设计变压器的电流密度取的5A左右，铁芯变压器可以高一些取到6-8A，即每平方毫米的铜线，可以过5-8A的电流。以300W的变压器为例，220V绕组的电流有1.4A的样子，就得0.175-0.28平方毫米的截面，对应的直径就是0.47-0.6mm的漆包线。低压绕组也是类似的，也是要确定电压和电流，再对应以截面，当然了，低压测的匝数少且截面大，用扁铜纱包线更方便绕制。
　　匝数就是整个变压器的灵魂了。在计算匝数之前，我们先要搞明白一个问题：就是一个12V的电瓶给控制板供电，它能产生多高电压的正弦波？这个问题包括我都错过，做习惯了方波逆变，总觉得就是12V。其实不是这样的，就算12V的直流电压，被100%利用，它也只能得到12V/1.414倍=8.5V左右的正弦交流电压。再算上一定的损耗，以及电池电压会下降，这个值就会更低。所以，这里，我们只能取6-8V。通俗地说，12V的电池给控制板供电，理论上只能按初级电压7V左右来计算。当然了，可以取的更低，但是变压器利用率降低，且要加大截面积，也会引起逆变桥的损耗增加。
　　一个变压器的某绕组匝数，受供电电压、铁芯材质（不同铁芯的饱和磁感强度不同）、铁芯截面、工作频率和工作波形的影响。刚才说过，12V的机子中，我们的初级电压认为它是7V，硅钢片材质（磁感强度一般取0.8-1.2T），50HZ，正弦波，只要找到合适的铁芯，宁可大点，也很容易计算：次级匝数N=7V/（4.44*50HZ*1.0T*截面积），截面积要用国际单位：平方米。我们举例用个EI114的铁芯，叠厚45mm来示例。7V/（4.44*50HZ*1T*0.038M*0.045M）约=18匝。然后300W的功率/7V约=42A的电流，取7A的电流密度则需要6平方毫米的截面，可以用2*3mm的扁铜纱包线绕18匝。当然也可以用多股漆包线并绕。
　　初级算好了，次级就好算了，理论上讲，220V/7V=次级匝数/初级18匝，这样算来大约是565匝。在大功率变压器计算中，这样是可以的，但是在小功率时，要适当考虑次级线圈的压降，可以适当多绕一些。在前面就讲过，我们的控制板是可以稳压的，也就是说空载时，变压器输入7V哪怕它可以输出300V，控制板也可以让它只输出220V，加上负载后，它还是输出220V。上段讲过，用0.47-0.6mm的漆包线，基本都可以做到300W，所以这里可以用0.55左右的漆包线，绕600匝。
　　线包绕完后，就是插片了。这是件急不得的事，一定要每片都 插紧，不能有缝。然后穿好支架，拧紧螺丝，就可以浸漆了。注意市场上的绝缘漆一般是原液，要加稀释剂后才能用（不然漆吃不进去线包和铁芯中间），也可以直接买稀释过的绝缘漆，泡上10多分钟后，取出来自然晾干即可。注意，绝缘漆和稀释剂是易燃品，小心失火。
　　当然了，变压器可以直接找厂家订制购买，而且也可以用环形变压器，只要是220V/7V左右的电压，功率足够就行。环形的变压器，需要在初级串入一个大电流的电感的，不然空载电流比较大。
　　这是我在淘宝上购买过的300W 220V/12V变压器，用在24V供电的控制板非常合适，而且空载电流也才0.3A多。（为了避免说打广告，把厂家名涂掉了）