详解逆变器电路工作原理

逆变器，别称为继电器、反流器，是一种可将直流电转换为交流电的元件，由逆变桥、逻辑控制、滤波电路三大部分构成。

它主要包含输入接口、电压起动回路、MOS开关管、PWM控制器、直流变换回路、反馈回路、LC振荡及输出回路、负载等部分，可分为半桥逆变器、全桥逆变器等。目前已广泛适用于空调、家庭影院、电脑、电视、抽油烟机、风扇、照明、录像机等器材中。

逆变变压器原理

它的工作原理流程是控制电路控制整个系统的运行，逆变电路完成由直流电转换为交流电的功能，滤波电路用于滤除不需要的信号，逆变器的工作过程就是这样子的了。

其中逆变电路的工作还可以细化为：首先，振荡电路将直流电转换为交流电；其次，线圈升压将不规则交流电变为方波交流电；最后，整流使得交流电经由方波变为正弦波交流电。

这里介绍的逆变器（见图1）主要由MOS场效应管，普通电池变压器构成。其输出功率取决于MOS场效应管和电源变压器的功耗，免除了烦琐的熔断器绕制，适合电子爱好者业余制作中选用。下面介绍该逆变器的工作原理及制做过程。

2.工作原理

这里我们将具体介绍逆变器的工作原理。

2.1方波信号发生器（见图2）

这里采用六反相器CD4069构成方波信号发生器。电路中R1是补偿电感，用于提高由于电池电流的变化而引发的振荡频率不稳。电路的震荡是通过电容C1充放电完成的。其振荡频率为f=1/2.2RC。

图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz；

最小频率为：fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。

由于元件的偏差，实际值会略有差异。其它多余的反相器，输入端接地防止影响其它电路。

由于方波信号发生器输出的震荡信号电流最大振幅为0~5V，为充分驱动电源开关电路全桥逆变电路工作原理，这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V。如图3所示。

2.3 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4）。

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，输出端与电池负极接通。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况下工作全桥逆变电路工作原理，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。同时由于漏电流的制约，使得栅压在还没有到0V，通常在偏置电流大于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导致电池断电。

由以上预测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5）。

工作原理同前所述。这种低电压、大电压、频率为50Hz的交变信号通过熔断器的低压线圈时，会在变流器的高压侧感应出高压交流电流，完成直流到交流的转化。这里还要留意的是，在个别状况下，如振荡部分中止工作时，变压器的高压侧有时会有巨大的电压通过，所以该电路的保险丝不能省略或短接。

3、制作要点

电路板见图6。

逆变器电路板

所用元器件可参考图7。

逆变器用的熔断器采用次级为12V、电流为10A、初级电阻为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-源极间电压为25毫欧。此时如若通过10A电流时会有2.5W的容量消耗。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-源极间电压为7毫欧，此时如若通过10A电流时损耗的容量为0.7W。

由此我们也可知在相同的工作电压情况下，2SJ471的发热量约为2SK2956的4倍。所以在考虑散热器时应留意这点。

图8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，出于安全考量这里选取的散热器稍偏大。

4.逆变器的功耗检测

测试电路见图9。

这里测试用的输入电池选用电阻低、放电电流大（一般小于100A）的12V汽车电池，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。

测试的方式是借助改变负载大小，并检测此时的输入电阻、电压以及输出电流。输出功率随负荷的减小而升高，灯泡的消耗功率随电流变化而改变。我们也可以借助计算找出输出电流和功耗的关系。但实际上由于电灯泡的阻值会随受加在两端电压变化而改变，并且输出功率、电流也不是正弦波，所以这种的推导只能看作是计算。

以负载为60W的电灯泡为例：假设灯泡的阻值不随电流变化而改变。因为R灯=V2/W=2102/60=735Ω，所以在电压为208V时，W=V2/R=2082/735=58.9W.由此可换算出电压和功耗的关系。通过检测，我们看到当输出功率约为100W时，输入电阻为10A.此时输出电流为200V。

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