這里介紹的逆變器(見圖)主要由MOS?場效應管 ,普通電源變壓器構成 。其輸出功率取決于MOS?場效應管和電源變壓器的功率,免除了煩瑣的變壓器繞制,適合電子愛好者業(yè)余制作中采用。下面介紹該逆變器的工作原理及制作過程。
電路圖
工作原理
這里我們將詳細介紹這個逆變器的工作原理 。
方波信號發(fā)生器(見圖3)
這里采用六反相器CD4069構成方波信號發(fā)生器。電路中R1是補償電阻 ,用于改善由于電源電壓的變化而引起的振蕩頻率不穩(wěn)。電路的振蕩是通過電容C1充放電完成的 。其振蕩頻率為f=1/2.2RC。圖示電路的最大頻率為:fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小頻率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。由于元件的誤差,實際值會略有差異 。其它多余的反相器,輸入端接地避免影響其它電路。
場效應管驅動電路
這里采用六反相器CD4069構成方波信號發(fā)生器。電路中R1是補償電阻 ,用于改善由于電源電壓的變化而引起的振蕩頻率不穩(wěn)。電路的振蕩是通過電容C1充放電完成的 。其振蕩頻率為f=1/2.2RC。圖示電路的最大頻率為:fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小頻率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。由于元件的誤差,實際值會略有差異 。其它多余的反相器,輸入端接地避免影響其它電路。
場效應管驅動電路
由于方波信號發(fā)生器輸出的振蕩信號電壓最大振幅為0~5V ,為充分驅動電源開關電路,這里用TR1 、TR2將振蕩信號電壓放大至0~12V。如圖4所示 。
MOS場效應管電源開關電路。
這是該裝置的核心,在介紹該部分工作原理之前,先簡單解釋一下MOS?場效應管的工作原理。
圖5
MOS?場效應管也被稱為MOS?FET ,?既Metal?Oxide?Semiconductor?Field?Effect?Transistor(金屬氧化物半導體場效應管)的縮寫 。它一般有耗盡型和增強型兩種。本文使用的為增強型MOS?場效應管,其內(nèi)部結構見圖5。它可分為NPN型PNP型 。NPN型通常稱為N溝道型,PNP型也叫P溝道型。由圖可看出 ,對于N溝道的場效應管其源極和漏極接在N型半導體上,同樣對于P溝道的場效應管其源極和漏極則接在P型半導體上。我們知道一般三極管是由輸入的電流控制輸出的電流。但對于場效應管,其輸出電流是由輸入的電壓(或稱電場)控制 ,可以認為輸入電流極小或沒有輸入電流,這使得該器件有很高的輸入阻抗,同時這也是我們稱之為場效應管的原因 。
圖6
為解釋MOS?場效應管的工作原理 ,我們先了解一下僅含有一個P—N結的二極管的工作過程。如圖6所示,我們知道在二極管加上正向電壓(P端接正極,N端接負極)時 ,二極管導通,其PN結有電流通過。這是因為在P型半導體端為正電壓時,N型半導體內(nèi)的負電子被吸引而涌向加有正電壓的P型半導體端,而P型半導體端內(nèi)的正電子則朝N型半導體端運動 ,從而形成導通電流 。同理,當二極管加上反向電壓(P端接負極,N端接正極)時 ,這時在P型半導體端為負電壓,正電子被聚集在P型半導體端,負電子則聚集在N型半導體端 ,電子不移動,其PN結沒有電流通過,二極管截止。
圖7a???????????????????????????????????????????????????????????????????圖7b
對于場效應管(見圖7) ,在柵極沒有電壓時,由前面分析可知,在源極與漏極之間不會有電流流過 ,此時場效應管處與截止狀態(tài)(圖7a)。當有一個正電壓加在N溝道的MOS?場效應管柵極上時,由于電場的作用,此時N型半導體的源極和漏極的負電子被吸引出來而涌向柵極,但由于氧化膜的阻擋 ,使得電子聚集在兩個N溝道之間的P型半導體中(見圖7b),從而形成電流,使源極和漏極之間導通 。我們也可以想像為兩個N型半導體之間為一條溝 ,柵極電壓的建立相當于為它們之間搭了一座橋梁,該橋的大小由柵壓的大小決定。圖8給出了P溝道的MOS?場效應管的工作過程,其工作原理類似這里不再重復。
圖8
下面簡述一下用C-MOS場效應管(增強型MOS?場效應管)組成的應用電路的工作過程(見圖9) 。電路將一個增強型P溝道MOS場效應管和一個增強型N溝道?MOS場效應管組合在一起使用。當輸入端為低電平時 ,P溝道MOS場效應管導通,輸出端與電源正極接通。當輸入端為高電平時,N溝道MOS場效應管導通 ,輸出端與電源地接通 。在該電路中,P溝道MOS場效應管和N溝道MOS場效應管總是在相反的狀態(tài)下工作,其相位輸入端和輸出端相反。通過這種工作方式我們可以獲得較大的電流輸出。同時由于漏電流的影響 ,使得柵壓在還沒有到0V,通常在柵極電壓小于1到2V時,MOS場效應管既被關斷。不同場效應管其關斷電壓略有不同 。也正因為如此,使得該電路不會因為兩管同時導通而造成電源短路。
由以上分析我們可以畫出原理圖中MOS場效應管電路部分的工作過程(見圖10)。工作原理同前所述 。這種低電壓、大電流、頻率為50Hz的交變信號通過變壓器的低壓繞組時 ,會在變壓器的高壓側感應出高壓交流電壓,完成直流到交流的轉換。這里需要注意的是,在某些情況下 ,如振蕩部分停止工作時,變壓器的低壓側有時會有很大的電流通過,所以該電路的保險絲不能省略或短接。
制作要點
電路板見圖11 。所用元器件可參考圖12。逆變器用的變壓器采用次級為12V 、電流為10A、初級電壓為220V的成品電源變壓器。P溝道MOS場效應管(2SJ471)最大漏極電流為30A ,在場效應管導通時,漏-源極間電阻為25毫歐 。此時如果通過10A電流時會有2.5W的功率消耗。N溝道MOS場效應管(2SK2956)最大漏極電流為50A,場效應管導通時 ,漏-源極間電阻為7毫歐,此時如果通過10A電流時消耗的功率為0.7W。由此我們也可知在同樣的工作電流情況下,2SJ471的發(fā)熱量約為2SK2956的4倍 。所以在考慮散熱器時應注意這點。圖13展示本文介紹的逆變器場效應管在散熱器(100mm×100mm×17mm)上的位置分布和接法。盡管場效應管工作于開關狀態(tài)時發(fā)熱量不會很大 ,出于安全考慮這里選用的散熱器稍偏大。
逆變器的性能測試
測試電路見圖14 。這里測試用的輸入電源采用內(nèi)阻低、放電電流大(一般大于100A)的12V汽車電瓶,可為電路提供充足的輸入功率。測試用負載為普通的電燈泡。測試的方法是通過改變負載大小,并測量此時的輸入電流 、電壓以及輸出電壓 。其測試結果見電壓、電流曲線關系圖(圖15a)??梢钥闯?,輸出電壓隨負荷的增大而下降 ,燈泡的消耗功率隨電壓變化而改變。我們也可以通過計算找出輸出電壓和功率的關系 。但實際上由于電燈泡的電阻會隨受加在兩端電壓變化而改變,并且輸出電壓、電流也不是正弦波,所以這種的計算只能看作是估算。以負載為60W的電燈泡為例:
假設燈泡的電阻不隨電壓變化而改變。因為R燈=V2/W=2102/60=735Ω ,所以在電壓為208V時,W=V2/R=2082/735=58.9W 。由此可折算出電壓和功率的關系。通過測試,我們發(fā)現(xiàn)當輸出功率約為100W時 ,輸入電流為10A。此時輸出電壓為200V 。
逆變器原理如下:
逆變器是一種直流-交流的變壓器,實際上,它和轉換器一樣 ,都是一個電壓倒置的過程。變換器是把電網(wǎng)中的 AC電壓轉化成12 V的穩(wěn)壓 DC,而逆變器則是把 Adapter的12 V DC變換成高頻率的 AC,兩者都使用了更常用的PWM技術。
相關總結:
逆變器是一種將低電壓(12 V,24 V,48 V)轉換成220 V的交流電源 ,由于220 V交流電一般都被整流為直流電,而逆變器則相反,故名。
這是一個“移動”的年代,手機辦公室 、手機通信、手機休閑、娛樂 ,在運動過程中,不僅要用到電池或者蓄電池提供的高壓直流電源,還要用到220 V的交流電源 ,這是生活中必不可少的 。
逆變器是一種直流到交流的變壓器,實際上是一個過程的電壓100逆變器與轉移復印機。
變換器將電網(wǎng)的交流電壓轉化為穩(wěn)定的12V直流輸出,逆變器將適配器輸出的12V直流電壓轉化為高頻、高壓的交流 ,兩部分相同的脈寬調(diào)制(PWM)技術使用較多。
核心部分為PWM集成控制器,適配器采用UC3842,逆變器采用TL5001芯片 。TL5001的工作電壓范圍為3.6~40V ,配有誤差放大器 、調(diào)制器、振蕩器、死區(qū)控制PWM發(fā)生器 、低壓保護電路和短路保護電路。
0Hz低頻逆變器驅動電路圖如下:
擴展資料:
注意事項:
1.直流電壓應該是一致的
每臺逆變器均可接入直流電壓值,如12V、24V等。
電池電壓的選擇必須與逆變器直流輸入電壓一致 。例如,一個12V逆變器必須選擇一個12V蓄電池。
2.逆變器的輸出功率必須大于使用電器的功率 ,特別是對于啟動電源的電器,如冰箱、空調(diào)等,還要留有較大的余量。
3.正負端子必須正確連接
逆變器接入直流電壓有正負號 。紅色為正極(+),黑色為負極(-) ,電池上還標有正極和負極,紅色為正極(+),黑色為負極(-) ,接線必須為正極(紅),負極(黑)。連接線直徑必須足夠粗,連接線的長度應盡量減少。
4.應放置在通風 、干燥處 ,注意防雨,與周圍物體有20cm以上距離,遠離易燃易爆產(chǎn)品 ,不要將其他物品放在機器上放置或遮蓋,使用環(huán)境溫度不大于40℃ 。
5.充電和逆變不能同時進行。也就是說,當逆變器不能將充電插頭插入逆變器輸出電路時。
上圖是一個簡單逆變器電路圖 ,其原理如下:
?C2是隔直電容,可以保護電路不過載,R2是振教蕩調(diào)節(jié)電阻,大小為1-2歐 ,L1,L2是初級線圈,L3、L4是自振蕩線圈 ,L5是輸出線圈。
? 電源接通,電流通過R2限流,流經(jīng)L3、L4中間抽頭 ,再經(jīng)兩頭尾抽頭到功率管基極導通功率管,經(jīng)L1 、L2初級線圈,產(chǎn)生一次初級電流 ,再經(jīng)變壓器耦合,在L5形成次級電流,第一次振蕩完成 。在L1、L2形成電流同時 ,L3、L4也通過變壓器形成第二次感應電流,再次導通功率管,這樣這個自激振蕩電路就這樣振蕩下去,直到斷電或管子燒壞。
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