600W双向逆变器设计方案：CXMD32136与CXMD32135芯片在CG_INVERTER_TAB600W Demo板的应用与性能分析
一、产品概述
CG_INVERTER_TAB600W是一款基于CXMD32136和CXMD32135专用芯片开发的高性能双向逆变器Demo方案。该方案在同一套硬件电路上实现了逆变与充电双功能，具备高效能量转换、全面的保护机制以及稳定的输出性能，适用于储能系统、UPS备用电源、车载逆变、户外应急电源等多种应用场景。
CG_INVERTER_TAB600W Demo 板图片
1.1.CG_INVERTER_TAB600W Demo 板实物图顶面
1.2.CG_INVERTER_TAB600W Demo 板实物图底面
1.3.CG_INVERTER_TAB600W Demo 板带铝壳样机
二、核心功能与性能参数
2.1. 逆变模式
在逆变模式下，该方案可将低压直流电（如电池输出）转换为纯净的220V交流电，具备以下特性：
2.1.1)额定功率：600W
2.1.2)峰值功率：700W
2.1.3)输出电压：220V ±10%
2.1.4)输出频率：50Hz/60Hz ±0.1Hz
2.1.5)波形类型：纯正弦波，失真度＜3% THD
2.1.6)输入电压范围：15V–22V
2.1.7)转换效率：最高超过90%
2.1.8)UPS切换时间：＜20ms
2.1.9)保护功能：欠压/过压、过流、过载、短路、IGBT与PCB过温保护
2.1.10)故障指示：LED + 蜂鸣器报警
2.2. 充电模式
在充电模式下，该方案可将市电交流输入转换为恒压恒流直流输出，为电池充电，具备以下特性：
2.2.1)AC输入电压范围：85V–250V
2.2.2)恒流输出：默认20A，可通过串口命令在0–20A范围内调节
2.2.3)恒压输出：21.9V ±1%
2.2.4)转灯电流：＜2A
2.2.5)电池电压范围：15V–21.9V
2.2.6)功率因数：PF > 0.95
2.2.7)转换效率：＞90%
2.2.8)保护功能：过流、过载、过温、短路
2.2.9)故障指示：LED + 蜂鸣器报警
三、核心芯片介绍
3.1.CXMD32135：DC/AC逆变与PFC控制芯片
CXMD32135是一款高度集成的双向逆变器控制芯片，具备以下特点：
3.1.1)集成两路600V半桥高压MOS驱动器，输出电流能力达±2A；
3.1.2)支持四路独立逐周期PWM关断保护，有效防止MOS管损坏；
3.1.3)提供两路SD（Shutdown）引脚，可实现过流与短路保护；
3.1.4)内置SPWM正弦波发生器、死区控制、多路反馈、UART通信等功能；
在PFC模式下支持无桥PFC结构，调制频率20kHz，采用平均电流控制算法。
3.2.CXMD32136：DC/DC控制芯片
CXMD32136负责DC/DC部分的控制，采用LC谐振型双有源桥（DAB）拓扑，实现能量的双向传输：
3.2.1)支持软开关技术，降低开关损耗；
3.2.2)可实现升压（逆变）和降压（充电）功能；
3.2.3)与CXMD32135协同工作，完成整个系统的能量管理。
四、Demo板实物与效率曲线
CG_INVERTER_TAB600W Demo板采用铝壳封装，结构紧凑，散热良好。板载AC输入端口、逆变输出端口、开关按键等，支持即插即用。
效率性能：
4.1.逆变效率：在不同输入电压（16V/19V/22V）下，轻载至满载效率均保持在90%以上；
CG_INVERTER_TAB600W Demo 板逆变效率曲线图
4.2.充电效率：在AC输入200V/220V/240V条件下，效率曲线平稳，最高效率超过90%。
CG_INVERTER_TAB600W Demo 板充电效率曲线图
五、工作原理与拓扑结构
本方案采用三有源桥（Triple Active Bridge, TAB）拓扑，实现高效双向能量流动：
图中 CXMD32136芯片是负责控制 DC/DC 转换部分，采用了 LC 谐振型双有源桥
（DAB）拓扑结构，电路如图5.1 中的 DC/DC Converter 部分，能实现能量的双向传输，
作逆变升压时，实现将电池的低压直流电压转换为高压直流电压，供后级 DC/AC 逆变所
需的高压；作充电器降压时，实现将市电经 PFC 升压后的高压直流电压转换为低压直流
电压，供电池充电所需的恒压恒流充电，结合 LC 谐振参数和 PWM 工作频率的匹配，
DC/DC 级可实现开关管的软开关控制。
图中CXMD32135芯片是负责控制DC/AC逆变和PFC升压部分，作 DC/AC逆变时，
CXMD32135采用了中间对齐PWM调制方式，调制频率为 20KHz，该调制方式的优点
是 H 桥上开关管的频率为 20KHz，输出电感和输出电容上的开关频率是 PWM 频率的
二倍（40KHz），跟传统逆变器的单极性或双极性调制方式相比，在相同功率下，
MOS 管或 IGBT 管上的开关损耗相同，作用在输出电感和电容上的频率是传统的 2 倍，
这种调制方式可以降低电感的体积和线径；作 PFC 升压时，CXMD32135 采用了传统
型无桥 PFC 电路结构，有源桥的两路下管开关管S10 和 S12 做 PWM 调制，两路上管
开关管 S9 和 S11 用内部的体二极管做同步续流，调制频率为 20KHz，控制上采用了
平均电流控制算法。
5.1.DC/DC部分：由CXMD32136控制，实现升压/降压转换，支持软开关；
5.2.DC/AC部分：由CXMD32135控制，采用中间对齐PWM调制方式，调制频率20kHz，输出电感与电容工作频率达40kHz，显著减小磁性元件体积；
5.3.PFC部分：采用无桥PFC结构，下管进行PWM调制，上管通过体二极管续流，控制算法为平均电流模式。
六、DEMO 板描述,操作说明
另一部分为充电器功能。开发的 CG_INVERTER_TAB600W 样机采用了三有源桥（Triple
Active Bridge-TAB）电路结构，共用一套硬件电路，能轻松实现逆变和充电功能之间自动切换。
6.1.1)接入电池（15–22V），注意正负极；
外部电池接入到样机中的红线和黑线输入端口，6 串磷酸铁锂的样机支持的工作电压范围
为 15V 到22V，注意正负极不能接反，此样机无防反功能。
6.1.2)连接负载至逆变输出端口；
6.1.3)短按逆变开关1秒启动，长按3秒关闭；
6.1.3.1)开机测试：按下“2：逆变开关按键”1 秒左右，将开启逆变器输出。
6.1.3.2)关机测试：开机状态下，按下“2：逆变开关按键”超过 3 秒左右，将关闭逆变器输出。
6.1.4)风扇根据温度或电流条件自动启停。
6.1.4.1)FAN1 的开启条件是 Temp_DC 检测到的温度>45ºC 或 IFBHV>120mV，关闭的条件是
Temp_DC 检测到的温度<40ºC 或 IFBHV<40mV。
6.1.4.2)FAN2 的开启条件是 TFB1 或 TFB2 检测到的温度>45ºC 或 AC 交流电流有效值>1A，
关闭的条件是 TFB1或 TFB2 检测到的温度<40ºC 或 AC 交流电流有效值<0.5A。
6.1.5)负载接入到样机中的“3：逆变器输出端口”上，最大可支持的负载为 600W。
6.2.充电工作流程：
6.2.1)接入电池与AC市电；
6.2.1.1)外部电池接入到样机中的红线和黑线输入端口，6 串磷酸铁锂的样机
支持的工作电压范围为 15V 到22V，注意正负极不能接反，此样机无防反功能。
6.2.1.2)AC 市电通过电源线接入到样机中的“4：AC 充电输入端口”上，样机检测到
有市电输入将自动切换到充电模式，一路通过 UPS 功能将市电输入到“3：逆变器输
出端口”上供电给负载，另一路通过 PFC和 DC/DC 变换器恒压恒流后给电池充电。
6.2.2)系统自动切换至充电模式；
6.2.3)默认充电功率400W，恒压21.9V，恒流20A；
自动充电模式开启，充电功率默认设定为 400W。
6.2.4)电流低于0.5A时自动停止充电。恒压默认值设定为 21.9V，当充电电流小于 0.5A 时，
判断为电池已充饱，将停止充电功能。
6.2.5)风扇开启条件如同上述的逆变项。
七、变压器与电感设计
7.1.主变压器：采用PQ3535磁芯，3匝主绕组 + 60匝输出绕组，次级漏感约48μH；
7.2.DC/AC电感：双绕组结构，每绕组60匝，电感值300μH±10%，耐压AC1500V。
八、方案板元器件BOM列表
Demo板包含功率底板、CXMD32136控制板、CXMD32135控制板三大部分，元器件选型严谨，布局合理，支持高频、高压、大电流运行。详细BOM表见原文附件。
8.1.CG_INVERTER_TAB600W 功率底板 BOM 表
8.2.CXMD32136DM3 控制板 BOM 表
8.3.CXMD32135DM2 控制板 BOM 表
九、CG_INVERTER_TAB600W 功率板原理图)
9.1.CG_INVERTER_TAB600W Demo 板整机原理图
十、CG_INVERTER_TAB600W Demo 板的 PCB
10.1.CG_INVERTER_TAB600W 功率底板元器件位图
10.1.2）CG_INVERTER_TAB600W 功率底板 Bottom 丝印层
10.2.2）CG_INVERTER_TAB600W 功率底板 Bottom 层走线图
10.3.2）CXMD32135DM2 驱动板 Bottom 丝印层
10.4.2）CXMD32135DM2 驱动板内层 1 走线图
10.4.3）CXMD32135DM2 驱动板内层 2 走线图
10.4.4）CXMD32135DM2 驱动板 Bottom 层走线图
10.6.2）CXMD32136DM3 驱动板内层 1 走线图
10.6.3）CXMD32136DM3 驱动板内层 2 走线图
10.6.4）CXMD32136DM3 驱动板 Bottom 层走线图
十一、总结
CG_INVERTER_TAB600W双向逆变器Demo方案凭借CXMD32136和CXMD32135双芯片的高效协同与TAB拓扑的优越性能，实现了逆变与充电功能的高度集成与智能化控制。该方案不仅具备高效率和稳定性，还提供全面的保护机制，适用于多种工业与消费级应用场景，是一款值得推广的先进能源转换解决方案。
注：类似方案：
1.CG_INVERTER_TAB600W双向逆变器CXMD32136+CXMD32135专用芯片而设计Demo方案
2.CG_INVERTER_TAB3000W基于CXMD32136+CXMD32135专用芯片组而设计的双向逆变器方案
3.CG_INVERTER_TAB2000W基于CXMD32136+CXMD32135专用芯片组而设计的双向逆变器方案
