MOS管、變壓器搭建的逆變器電路詳解-KIA MOS管

MOS管、變壓器-逆變器電路

逆變器，別稱(chēng)為變流器、反流器，是一種可將直流電轉換為交流電的器件，由逆變橋、邏輯控制、濾波電路三大部分組成，主要包括輸入接口、電壓?jiǎn)?dòng)回路、MOS開(kāi)關(guān)管、PWM控制器、直流變換回路、反饋回路、LC振蕩及輸出回路、負載等部分，可分為半橋逆變器、全橋逆變器等。目前已廣泛適用于空調、家庭影院、電腦、電視、抽油煙機、風(fēng)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制電路控制整個(gè)系統的運行，逆變電路完成由直流電轉換為交流電的功能，濾波電路用于濾除不需要的信號，逆變器的工作過(guò)程就是這樣子的了。

其中逆變電路的工作還可以細化為：首先，振蕩電路將直流電轉換為交流電;其次，線(xiàn)圈升壓將不規則交流電變?yōu)?/span>方波交流電;最后，整流使得交流電經(jīng)由方波變?yōu)檎也ń涣麟姟?/span>

逆變器電路工作原理

這里介紹的逆變器（見(jiàn)圖1）主要由MOS場(chǎng)效應管，普通電源變壓器構成。其輸出功率取決于MOS場(chǎng)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(ài)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(guò)程。

工作原理

這里我們將詳細介紹逆變器的工作原理。2.1.方波信號發(fā)生器（見(jiàn)圖2）

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。電路的振蕩是通過(guò)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(shí)際值會(huì )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。

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(dòng)電源開(kāi)關(guān)電路，這里用TR1、TR2將振蕩信號電壓放大至0~12V.如圖3所示。

MOS管電源開(kāi)關(guān)電路

下面簡(jiǎn)述一下用C-MOS場(chǎng)效應管（增強型MOS管）組成的應用電路的工作過(guò)程（見(jiàn)圖4）。電路將一個(gè)增強型P溝道MOS場(chǎng)效應管和一個(gè)增強型N溝道MOS場(chǎng)效應管組合在一起使用。當輸入端為低電平時(shí)，P溝道MOS場(chǎng)效應管導通，輸出端與電源正極接通。當輸入端為高電平時(shí)，N溝道MOS場(chǎng)效應管導通，輸出端與電源地接通。

在該電路中，P溝道MOS場(chǎng)效應管和N溝道MOS場(chǎng)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(guò)這種工作方式我們可以獲得較大的電流輸出。同時(shí)由于漏電流的影響，使得柵壓在還沒(méi)有到0V，通常在柵極電壓小于1到2V時(shí)，MOS場(chǎng)效應管既被關(guān)斷。不同場(chǎng)效應管其關(guān)斷電壓略有不同。也正因為如此，使得該電路不會(huì )因為兩管同時(shí)導通而造成電源短路。

由以上分析我們可以畫(huà)出原理圖中MOS場(chǎng)效應管電路部分的工作過(guò)程（見(jiàn)圖5）。

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(guò)變壓器的低壓繞組時(shí)，會(huì )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(shí)，變壓器的低壓側有時(shí)會(huì )有很大的電流通過(guò)，所以該電路的保險絲不能省略或短接。

制作要點(diǎn)

電路板見(jiàn)圖6。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(chǎng)效應管（2SJ471）最大漏極電流為30A，在場(chǎng)效應管導通時(shí)，漏-源極間電阻為25毫歐。此時(shí)如果通過(guò)10A電流時(shí)會(huì )有2.5W的功率消耗。

N溝道MOS場(chǎng)效應管（2SK2956）最大漏極電流為50A，場(chǎng)效應管導通時(shí)，漏-源極間電阻為7毫歐，此時(shí)如果通過(guò)10A電流時(shí)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(shí)應注意這點(diǎn)。圖8展示本文介紹的逆變器場(chǎng)效應管在散熱器（100mm×100mm×17mm）上的位置分布和接法。盡管場(chǎng)效應管工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)發(fā)熱量不會(huì )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(jiàn)圖。這里測試用的輸入電源采用內阻低、放電電流大（一般大于100A）的12V汽車(chē)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(guò)改變負載大小，并測量此時(shí)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。我們也可以通過(guò)計算找出輸出電壓和功率的關(guān)系。

但實(shí)際上由于電燈泡的電阻會(huì )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(shí)，W=V2/R=2082/735=58.9W.由此可折算出電壓和功率的關(guān)系。通過(guò)測試，我們發(fā)現當輸出功率約為100W時(shí)，輸入電流為10A.此時(shí)輸出電壓為200V。

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