逆變器,別稱為(wei) 變流器、反流器,是一種可將直流電轉換為(wei) 交流電的器件,由逆變橋、邏輯控製、濾波電路三大部分組成,主要包括輸入接口、電壓啟動回路、MOS開關(guan) 管、PWM控製器、直流變換回路、反饋回路、LC振蕩及輸出回路、負載等部分,可分為(wei) 半橋逆變器、全橋逆變器等。目前已廣泛適用於(yu) 空調、家庭影院、電腦、電視、抽油煙機、風扇、照明、錄像機等設備中。
逆變變壓器原理
它的工作原理流程是控製電路控製整個(ge) 係統的運行,逆變電路完成由直流電轉換為(wei) 交流電的功能,濾波電路用於(yu) 濾除不需要的信號,逆變器的工作過程就是這樣子的了。其中逆變電路的工作還可以細化為(wei) :首先,振蕩電路將直流電轉換為(wei) 交流電;其次,線圈升壓將不規則交流電變為(wei) 方波交流電;最後,整流使得交流電經由方波變為(wei) 正弦波交流電。
詳解逆變器電路工作原理
這裏介紹的逆變器(見圖1)主要由MOS場效應管,普通電源變壓器構成。其輸出功率取決(jue) 於(yu) MOS場效應管和電源變壓器的功率,免除了煩瑣的變壓器繞製,適合電子愛好者業(ye) 餘(yu) 製作中采用。下麵介紹該逆變器的工作原理及製作過程。
2.工作原理
這裏我們(men) 將詳細介紹這個(ge) 逆變器的工作原理。2.1.方波信號發生器(見圖2)
這裏采用六反相器CD4069構成方波信號發生器。電路中R1是補償(chang) 電阻,用於(yu) 改善由於(yu) 電源電壓的變化而引起的振蕩頻率不穩。電路的振蕩是通過電容C1充放電完成的。其振蕩頻率為(wei) f=1/2.2RC.圖示電路的最大頻率為(wei) :fmax=1/2.2&TImes;3.3&TImes;103&TImes;2.2&TImes;10-6=62.6Hz;最小頻率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz.由於(yu) 元件的誤差,實際值會(hui) 略有差異。其它多餘(yu) 的反相器,輸入端接地避免影響其它電路。
由於(yu) 方波信號發生器輸出的振蕩信號電壓最大振幅為(wei) 0~5V,為(wei) 充分驅動電源開關(guan) 電路,這裏用TR1、TR2將振蕩信號電壓放大至0~12V.如圖3所示。
2.3MOS場效應管電源開關(guan) 電路
下麵簡述一下用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4)。電路將一個(ge) 增強型P溝道MOS場效應管和一個(ge) 增強型N溝道MOS場效應管組合在一起使用。當輸入端為(wei) 低電平時,P溝道MOS場效應管導通,輸出端與(yu) 電源正極接通。當輸入端為(wei) 高電平時,N溝道MOS場效應管導通,輸出端與(yu) 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(men) 可以獲得較大的電流輸出。同時由於(yu) 漏電流的影響,使得柵壓在還沒有到0V,通常在柵極電壓小於(yu) 1到2V時,MOS場效應管既被關(guan) 斷。不同場效應管其關(guan) 斷電壓略有不同。也正因為(wei) 如此,使得該電路不會(hui) 因為(wei) 兩(liang) 管同時導通而造成電源短路。
由以上分析我們(men) 可以畫出原理圖中MOS場效應管電路部分的工作過程(見圖5)。工作原理同前所述。這種低電壓、大電流、頻率為(wei) 50Hz的交變信號通過變壓器的低壓繞組時,會(hui) 在變壓器的高壓側(ce) 感應出高壓交流電壓,完成直流到交流的轉換。這裏需要注意的是,在某些情況下,如振蕩部分停止工作時,變壓器的低壓側(ce) 有時會(hui) 有很大的電流通過,所以該電路的保險絲(si) 不能省略或短接。
3、製作要點
電路板見圖6。所用元器件可參考圖7。逆變器用的變壓器采用次級為(wei) 12V、電流為(wei) 10A、初級電壓為(wei) 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(wei) 30A,在場效應管導通時,漏-源極間電阻為(wei) 25毫歐。此時如果通過10A電流時會(hui) 有2.5W的功率消耗。N溝道MOS場效應管(2SK2956)最大漏極電流為(wei) 50A,場效應管導通時,漏-源極間電阻為(wei) 7毫歐,此時如果通過10A電流時消耗的功率為(wei) 0.7W.由此我們(men) 也可知在同樣的工作電流情況下,2SJ471的發熱量約為(wei) 2SK2956的4倍。所以在考慮散熱器時應注意這點。圖8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。盡管場效應管工作於(yu) 開關(guan) 狀態時發熱量不會(hui) 很大,出於(yu) 安全考慮這裏選用的散熱器稍偏大。
4.逆變器的性能測試
測試電路見圖9.這裏測試用的輸入電源采用內(nei) 阻低、放電電流大(一般大於(yu) 100A)的12V汽車電瓶,可為(wei) 電路提供充足的輸入功率。測試用負載為(wei) 普通的電燈泡。測試的方法是通過改變負載大小,並測量此時的輸入電流、電壓以及輸出電壓。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(men) 也可以通過計算找出輸出電壓和功率的關(guan) 係。但實際上由於(yu) 電燈泡的電阻會(hui) 隨受加在兩(liang) 端電壓變化而改變,並且輸出電壓、電流也不是正弦波,所以這種的計算隻能看作是估算。
以負載為(wei) 60W的電燈泡為(wei) 例:假設燈泡的電阻不隨電壓變化而改變。因為(wei) R燈=V2/W=2102/60=735Ω,所以在電壓為(wei) 208V時,W=V2/R=2082/735=58.9W.由此可折算出電壓和功率的關(guan) 係。通過測試,我們(men) 發現當輸出功率約為(wei) 100W時,輸入電流為(wei) 10A.此時輸出電壓為(wei) 200V。