[微机及DSP测控方面的资料]DC AC逆变器的制作和工作机制.pdfVIP

DC/AC 逆变器的制作 这里介绍的逆变器 （见图）主要由MOS 场效应管，普通电源变压器构成。其输出功率取决 于MOS 场效应管和电源变压器的功率，免除了烦琐的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作中 采用。下面介绍该逆变器的工作原理及制作过程。 电路图 工作原理 这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。 • 方波信号发生器（见图3 ） 图3 这里采用六反相器CD4069 构成方波信号发生器。电路中R1 是补偿电阻，用于改善由于电源 电压的变化而引起的振荡频率不稳。电路的振荡是通过电容C1 充放电完成的。其振荡频率为 3 -6 f=1/2.2RC。图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2×3.3×10 ×2.2×10 =62.6Hz;最小频率 3 -6 fmin=1/2.2×4.3×10 ×2.2×10 =48.0Hz。由于元件的误差，实际值会略有差异。其它多余的 反相器，输入端接地避免影响其它电路。 • 场效应管驱动电路。 图4 由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V，为充分驱动电源开关电路，这里 用TR1、TR2 将振荡信号电压放大至0~12V。如图4 所示。 • MOS 场效应管电源开关电路。 下面简述一下用C-MOS 场效应管（增强型MOS 场效应管）组成的应用电路的工作过程（见图9）。 电路将一个增强型P 沟道MOS 场效应管和一个增强型N 沟道MOS 场效应管组合在一起使用。当输 入端为低电平时，P 沟道MOS 场效应管导通，输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时，N 沟道MOS 场效应管导通，输出端与电源地接通。在该电路中，P 沟道MOS 场效应管和N 沟道MOS 场效应管总是在相反的状态下工作，其相位输入端和输出端相反。通过这种工作方式我们可以获 得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响，使得栅压在还没有到0V，通常在栅极电压小于1 到2V 时，MOS 场效应管既被关断。不同场效应管其关断电压略有不同。也正因为如此，使得该 电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。 图9 由以上分析我们可以画出原理图中MOS 场效应管电路部分的工作过程（见图 10）。工作原 理同前所述。这种低电压、大电流、频率为50Hz 的交变信号通过变压器的低压绕组时，会在变 压器的高压侧感应出高压交流电压，完成直流到交流的转换。这里需要注意的是，在某些情况下， 如振荡部分停止工作时，变压器的低压侧有时会有很大的电流通过，所以该电路的保险丝不能省 略或短接。 图10 制作要点 电路板见图11。所用元器件可参考图12。逆变器用的变压器采用次级为12V 、电流为10A 、 初级电压为220V 的成品电源变压器。P 沟道MOS 场效应管（2SJ471 ）最大漏极电流为30A， 在场效应管导通时，漏-源极间电阻为25 毫欧。此时如果通过10A 电流时会有2.5W 的功率消耗。 N 沟道MOS 场效应管 （2SK2956 ）最大漏极电流为50A ，场效应管导通时，漏-源极间电阻为7 毫欧，此时如果通过10A 电流时消耗的功率为0.7W 。由此我们也可知在同样的工作电流情况下， 2SJ471 的发热量约为2SK2956 的4 倍。所以在考虑散热器时应注意这点。图13 展示本文介绍的 逆变器场效应管在散热器 （100mm ×100mm ×17mm ）上的位置分布和接法。尽管场效应管工作 于开关状态时发热量不会很大，出于安全考虑这里选用的散热器稍偏大。 图11 图12 逆变器的性能测试 测试电路见图14。这里测试用的输入电源采用内阻低、放电电流大（一般大于100A ）的12V 汽车电瓶，可为电路提供充足的输入功率。测试用负载为普通的电灯泡。测试的方法是通过改变 负载大小，并测量此时的输入电流、电压以及输出电压。其测试结果见电压、电流曲线关系图（图 15a）。可以看出，输出电压随负荷的增大而下降