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【DigiKey DC-DC专场】+三相逆变器驱动隔离供电测试

近期由于要测试一款380V系统的三相电检测设备,而家里又不可能专门迁入一根工业电。所以就需要自己搭建一个这样的平台。

参考了手头上的变频器:

220V输入,输出是220V的三相电。功率1KW,本来是用于我的调速砂轮机的,拆开了看了下内部结构作为参考。

这个与普通逆变相同,只是由单相逆变的全桥驱动多了一组管子,6颗IGBT控制三相的输出。

拆了一个电容测量了下耐压,虽然是630V的电容,但是如果用在550V直流下,还是有点危险的,尖峰会有击穿的风险。

这个变频器生产时间很早,至今应该有十几年了,调制频率是4K赫兹,输出还是有很多杂波,如果直接用这个逆变器的结构去修改成380V的,电路上有很多地方需要修改,保护点啥的就更麻烦了。所以放弃直接修改,只按照它的次级结构自己制作一个纯后级就是了。

想法就是用一只50瓦的隔离变压器,把220V的电压编程380V单相,再整流滤波,变成500V左右的高压直流。

后面用三组移相120度的MOS,得到三相380V的测试用三相电,输出功率40瓦以内就够了。

图纸和图片整理中,后续陆续跟帖加入。

视频:

 

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2025-08-04 20:10

根据后级绘制了电路图。先把容易画好的电源板子画出来打样:

四组输出,共用一个220V供电,输出带指示灯,四角四个3.5mm的孔。用于安装固定螺丝,方便测试,以免底板零件意外碰到桌子上的金属物品。我桌子比较乱,很多零件和线头的,四角的孔已经成了打样的习惯啦。

得捷购买的美国产隔离电源,每只输出24V,电流0.66A,功率15瓦。

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2025-08-04 20:15

按照模块的使用说明,前面要有20mH的共模电感和X电容。以免模块之间互相的高频干扰。

电感自己做,电容有库存的0.47uf,直接上。

EE19镜面磁芯翻出来几个,骨架四个,胶带若干,工具都搬出来搞。

古董绕线机,夹具自己凑合的,一切都自力更生。

把古老的文物级别计数器调零,开始绕。

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2025-08-04 20:18

绕多少圈不清楚,于是先绕三十圈测试电感量,计算出每匝电感,再计算出达到20mH大约需要100匝。

用0.27mm的漆包线绕了100的时候感觉还有空,又多绕了10匝,感觉差不多满了,就收线。

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2025-08-04 20:22

显示110匝,以后的几个线圈也都这么绕了。

随便乱绕的,因为电流很小,几乎不可能造成线圈松动形成的50赫兹嗡嗡声,所以乱绕也不会影响啥。

四小只绕好,没有浸漆,磁芯是松动的,就用胶带绑住,省的动弹。

实际测量每只均在27---29mH电感量,满意!准备装上测试。

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2025-08-04 20:25

焊好电源、X电容、共模电感、保险丝、接线柱、NTC、LED,几分钟就完事。

用接线柱是方便测试,避免焊上电线以后,不方便收纳,一圈线挺麻烦的。

随便找了根古董电源线,测试下功率先。灯都亮,证明四只都OK的。

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2025-08-05 10:30
@tanb006
[图片]焊好电源、X电容、共模电感、保险丝、接线柱、NTC、LED,几分钟就完事。[图片]用接线柱是方便测试,避免焊上电线以后,不方便收纳,一圈线挺麻烦的。[图片]随便找了根古董电源线,测试下功率先。灯都亮,证明四只都OK的。

接下来测试一下功率和效率。

四只在一起时候的功率,平均每只只有0.22瓦功耗,很理想了。

空载电压很准呢,误差小于0.5%。。。。。。。很惊讶这个精准程度。

满负荷测一个,功率24*0.672=16.128瓦。

功率计显示19.6瓦,需要减去其他三只的待机功耗0.66瓦,约为18.94瓦。

效率为16.128/18.94=85.15%

这个效率对这个体积的模块电源来说,中规中矩的。

接下来看看模块的波形。

模块没有开盖测试,用探头X1档位,位于模块正上方,挨着外壳感应到的波形,所以幅度只能看个大概,不要理会。

这里就看它的频率,与描述的65K差不多,67K频率。占空比也很小,看来只有在110V输入的时候才会达到最大占空比。

看它上升下降沿的时间:上升时间是nS,就是说MOS的关断速度是非常快的。但是尖峰并没有过冲。

这说明它的变压器漏感控制非常好,吸收电路也非常给力。

下降时间为7.5uS,很明显有比较大的MOS驱动电阻,可以显著降低瞬间打开的大电流电压引起的杂波和震荡。

再看看空载的波形,这时候频率是841赫兹,属于间歇工作,每次工作只有三个波。这个环路控制很精准。

如果是普通环路,不会准确到每次开的都是三个波,而是或三个,或四个,或两个。

可能是前级芯片自身的功能。

放大看看这波,看时间,基本上40uS一个波,换算下是25K的频率,示波器显示的频率是检测到震荡了,那个频率忽略。

待会再测试一下各个模块之间的耐压,只要能达到输出对输出之间1500VDC耐压就OK。

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2025-08-05 11:08
@tanb006
[图片]焊好电源、X电容、共模电感、保险丝、接线柱、NTC、LED,几分钟就完事。[图片]用接线柱是方便测试,避免焊上电线以后,不方便收纳,一圈线挺麻烦的。[图片]随便找了根古董电源线,测试下功率先。灯都亮,证明四只都OK的。

打开吃灰的高压测试设备,直接测两个模块之间的耐压,从0.5KV起步,调整好参数,按绿色键。

三次测试都OK。一丁点漏电流都没有,满足设计要求。

这个DC-DC模块也算是物有所值!

与之前的方案相比,之前是一个PQ3230变压器,各个绕组间的绝缘虽然在线圈上可以做到耐压满足,

但是,在各路电压精度、电流精度、功率、互相影响、引脚数量不够需要飞线,这些弊端是完全避免了。

接下来预告后面的电路:

三相SPWM输出功率级测试板

驱动使用六颗UCC23313,低端并没有省略驱动电路,目的是为了高端与低端有同样的速度。

在普通的设计中,低端往往没有与高端一样使用同样的隔离驱动,这就造成低端的速度比高端提前一点点。

由于隔离驱动芯片有个时间延迟,这个BUG不能忽略掉,所以不顾成本压力,依然用五块钱一颗的驱动芯片来保证各路驱动的一致性。

测试版每一路输出的电流限制在40毫安,也就是每一路15瓦的功耗,三路45瓦,使用50瓦功率的隔离变压器是刚好够用。

今天准备绕三个电感。用黑色磁环外径33mm的磁环,绕2mH就够了。

输出后面的电容多画了一些,方便测试的时候并联,也可以安装假负载电阻,以优化输出波形。

MCU输出SPWM三路波形测试板

那啥商城打样的10*10厘米单片机测试版,自己画的四层板,目的是为了让各个输出IO口顺序一致。

强迫症重度了,芯片用STC8H8K64U,计划输出20K左右的SPWM载波,目前用30M频率在实验板跑了一组SPWM波形,频率能达到24K,估计三组一起跑,就没这个速度了。因此预计要上40M左右频率才能满足20K的SPWM频率。

后续将陆续更新进展。

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2025-08-28 17:27

文章试用产品为:RACM16E-24SK/277

购买链接:https://www.digikey.cn/zh/products/detail/recom-power/RACM16E-24SK-277/22237717

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