教你製作DC/AC逆變器 電路分析及性能測試

2021-01-08 電子產品世界

這裡介紹的逆變器(見圖)主要由MOS 場效應管,普通電源變壓器構成。其輸出功率取決於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,適合電子愛好者業餘製作中採用。下面介紹該逆變器的工作原理及製作過程。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/227663.htm

工作原理

這裡我們將詳細介紹這個逆變器的工作原理。

這裡採用六反相器CD4069構成方波信號發生器。電路中R1是補償電阻,用於改善由於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。由於元件的誤差,實際值會略有差異。其它多餘的反相器,輸入端接地避免影響其它電路。場效應管驅動電路

這裡採用六反相器CD4069構成方波信號發生器。電路中R1是補償電阻,用於改善由於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。由於元件的誤差,實際值會略有差異。其它多餘的反相器,輸入端接地避免影響其它電路。

由於方波信號發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,這裡用TR1、TR2將振蕩信號電壓放大至0~12V。

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。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。同時由於漏電流的影響,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。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。這裡需要注意的是,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。

製作要點

逆變器用的變壓器採用次級為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的發熱量約為2SK2956的4倍。所以在考慮散熱器時應注意這點。下圖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。儘管場效應管工作於開關狀態時發熱量不會很大,出於安全考慮這裡選用的散熱器稍偏大。

逆變器的性能測試

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