逆变器的原理

逆变器原理是怎样的?
 
  1.车载逆变器电路工作原理
  电路中,由芯片IC1及其外围电路、三极管VT1VT3MOS功率管VT2VT4以及变压器T1组成12V直流变换为220V/50kHz交流的逆变电路。由芯片IC2及其外围电路、三极管VT5VT8MOS功率管VT6VT7VT9VT10以及220V/50kHz整流、滤波电路VD5VD8C12等共同组成220V/50kHz高频交流电变换为220V/50Hz工频交流电的转换电路,最后通过XAC插座输出220V/50Hz交流电供各种便携式电器使用。
  IC1IC2采用了TL494CN(KA7500C)芯片,构成车载逆变器的核心控制电路。TL494CN是专用的双端式开关电源控制芯片,其尾缀字母CN表示芯片的封装外形为双列直插式塑封结构,工作温度范围为0-70℃,极限工作电源电压7V40V,最高工作频率为300kHz
  TL494芯片内置有5V基准源,稳压精度为5 V±5 ,负载能力为10mA,并通过其14脚进行输出供外部电路使用。TL494芯片还内置2NPN功率输出管,可提供500mA的驱动能力。T
L494芯片的内部电路。
  电路中IC115脚外围电路的R1C1组成上电软启动电路。上电时电容C1两端的电压由0V逐步升高,只有当C1两端电压达到5V以上时,才允许IC1内部的脉宽调制电路开始工作。当电源断电后,C1通过电阻R2放电,保证下次上电时的软启动电路正常工作。
  IC115脚外围电路的R1RtR2组成过热保护电路,Rt为正温度系数热敏电阻,常温阻值可在150 Ω~300Ω范围内任选,适当选大些可提高过热保护电路启动的灵敏度。
  热敏电阻Rt安装时要紧贴于MOS功率开关管VT2VT4的金属散热片上,这样才能保证电路的过热保护功能有效。
  IC115脚的对地电压值U是一个比较重要的参数,图1电路中UVcc×R2÷ (R1+Rt+R2)V,常温下的计算值为U6.2V。结合图1信号灯作5G、图2可知,正常工作情况下要求IC115脚电压应略高于16脚电压(与芯片14脚相连为5V),其常温下6.2V的电压值大小正好满足要求,并略留有一定的余量。
  当电路工作异常,MOS功率管VT2VT4的温升大幅提高,热敏电阻Rt的阻值超过约4kΩ
时,IC1内部比较器1的输出将由低电平翻转为高电平,IC13脚也随即翻转为高电平状态,致使芯片内部的PWM 比较器、""门以及"或非"门的输出均发生翻转,输出级三极管VT1和三极管VT2均转为截止状态。当IC1内的两只功率输出管截止时,图1电路中的VT1VT3将因基极为低电平而饱和导通,VT1VT3导通后,功率管VT2VT4将因栅极无正偏压而处于截止状态,逆变电源电路停止工作。
  IC11脚外围电路的VDZ1R5纸制品加工VD1C2R6构成12V输入电源过压保护电路,稳压管VDZ1的稳压值决定了保护电路的启动门限电压值,VD1C2R6还组成保护状态维持电路,只要发生瞬间的输入电源过压现象,保护电路就会启动并维持一段时间,以确保后级功率输出管的安全。考虑到汽车行驶过程中电瓶电压的正常变化幅度大小,通常将稳压管VDZ1的稳压值选为15V16V较为合适。
  IC13脚外围电路的C3R5是构成上电软启动时间维持以及电路保护状态维持的关键性电路,实际上不管是电路软启动的控制还是保护电路的启动控制,其最终结果均反映在IC13脚电平状态上。电路上电或保护电路启动时,IC13脚为高电平。当IC13脚为高电平时,将对电容C3充电。这导致保护电路启动的诱因消失后,C3通过R5放电,因放电所需时间较长,使得电路的保护状态仍得以维持一段时间。
  当IC13脚为高电平时,还将沿R8VD4对电容C7进行充电,同时将电容C7两端的电压提供给IC24脚,使IC24脚保持为高电平状态。从图2的芯片内部电路可知,当4脚为高电平时,将抬高芯片内死区时间比较器同相输入端的电位,使该比较器输出保持为恒定的高电平,经""门、"或非"门后使内置的三极管VT1和三极管VT2均截止。图1电路中的VT5兔毛纱线VT8处于饱和导通状态,其后级的MOSVT6VT9双面粘合衬将因栅极无正偏压而都处于截止状态,逆变电源电路停止工作。
  IC15脚外接电容C4(472)6脚外接电阻R7(4k3)为脉宽调制器的定时元件,所决定的脉宽调制频率为 fosc=1.1÷ (0.0047×4.3)kHz50kHz。即电路中的三极管VT1VT2VT3VT4、变压器T1的工作频率均为50kHz左右,因此T1应选用高频铁氧体磁芯变压器,变压器T1的作用是将12V脉冲升压为220V的脉冲,其初级匝数为20×2,次级匝数为380
  IC25脚外接电容C8(104)6脚外接电阻R14(220k)为脉宽调制器的定时元件,所决定的脉宽调制频率为 fosc=1.1÷ (C8×R14)=1.1÷(0.1×220)kHz50Hz
  R29R30R27C11VDZ2组成XAC插座220V输出端的过压保护电路,当输出电压过高时将导致稳压管VDZ2击穿,使IC24脚对地电压上升,芯片IC2内的保护电路动作,
切断输出。
  车载逆变器电路中的MOSVT2VT4有一定的功耗,必须加装散热片,其他器件均不需要安装散热片。当车载逆变器产品持续应用于功率较大的场合时,需在其内部加装12V小风扇以帮助散热。
  三.车载逆变器产品的维修要点
  由于车载逆变器电路一般都具有上电软启动功能,因此在接通电源后要等5s-30s后才会有交流220V的输出,同时LED指示灯点亮。当LED指示灯不亮时,则表明逆变电路没有工作。
  当接通电源30s以上,LED指示灯还没有点亮时,则需要测量XAC输出插座处的交流电压值,若该电压值为正常的220V左右,则说明仅仅是LED指示灯部分的电路出现了故障;若经测量XAC输出插座处的交流电压值为0,则说明故障原因为逆变器前级的逆变电路没有工作,可能是芯片IC1内部的保护电路已经启动。
  判断芯片IC1内部保护电路是否启动的方法是:用万用表的直流电压挡测量芯片IC13
对地直流电压值,若该电压在1V以上则说明芯片内部的保护电路已经启动了,否则说明故障原因是非保护电路动作所致。
  若芯片IC13脚对地电压值在1V以上,表明芯片内部的保护电路已启动时,需进一步用万用表的直流电压挡测试芯片IC11516脚之间的直流电压,以及芯片IC112脚之间的直流电压。正常情况下,图1电路中芯片IC115脚对地直流电压应高于16脚对地直流电压,2脚对地的直流电压应高于1脚对地的直流电压,只有当这两个条件同时得到满足时,芯片IC13脚对地直流电压才能为正常的0V左右,逆变电路才能正常工作。若发现某测试电压不满足上述关系时,只需按相应支路去查故障原因,即可解决问题。
  四.车载逆变器产品的主要元器件参数及代换
  电路中的主要器件有驱动管SS8550KSP44MOS功率开关管IRFZ48NIRF740A,快恢复整流二极管HER306以及PWM 控制芯片TL494CN (KA7500C)
  SS8550TO-92形式封装的PNP型三极管。其引脚电极的识别方法是,当面向三极管的印字标识面时,引脚1为发射极E2为基极B3为集电极C
  SS8550的主要参数指标为:BVCBO=-40VBVCEO=-25VVCE(S)=-0.28V VBE(ON)=-0.66V fT=200MHzICM=1.5APCM=1WTJ= 150 hFE=85160(B)120200(C)160300(D)
  与TO-92形式封装的SS8550相对应的表贴器件型号为S8550LT1,其封装形式为SOT-23
  SS8550为目前市场上较为常见、易购的三极管,价格也比较便宜,单只售价仅0.3元左右。
  KSP44TO-92形式封装的NPN型三极管。其引脚电极的识别方法是,当面向三极管的印字标识面时,其引脚1为发射极E2为基极B3为集电极C
  KSP44的主要参数指标为:BVCBO=500V BVCEO=400VVCE(S)=0.5V VBE(ON)=0.75V ICM=300mA PCM=0.625W TJ=150℃,hFE=40200微电解水杯。
  KSP44为电话机中常用的高压三极管,当KSP44损坏而无法买到时,可用日光灯电路中常用的三极管KSE13001进行代换。KSE13001小便冲洗阀FAIRCHILD公司产品,主要参数为BVCB
O=400VBVCEO=400VICM=100mAPCM=0.6WhFE=4080KSE13001的封装形式虽然同样为TO-92,但其引脚电极的排序却与KSP44不同,这一点在代换时要特别注意。KSE13001引脚电极的识别方法是,当面向三极管的印字标识面时,其引脚电极1为基极B2为集电极C3为发射极E
  IRFZ48NTO-220形式封装的N沟道增强型MOS快速功率开关管。其引脚电极排序1为栅极G2为漏极D3为源极SIRFZ48N的主要参数指标为:VDss=55VID=66APtot=140WTJ=175℃,RDS(ON)16mΩ
  当IRFZ48N损坏无法买到时,可用封装形式和引脚电极排序完全相同的N沟道增强型MOS开关管IRF3205进行代换。IRF3205的主要参数为VDss=55VID=110ARDS(ON)8mΩ。其市场售价仅为每只3元左右。
  IRF740ATO-220形式封装的N沟道增强型MOS快速功率开关管。其引脚电极排序1为栅极G2为漏极D3为源极S
  IRF740A的主要参数指标为:VDSS=400V ID=10APtot=120W RDS(ON)550mΩ。
  当IRF740A损坏无法买到时,可用封装形式和引脚电极排序完全相同的N 沟道增强型MOS 开关管IRF740BIRF740IRF730进行代换。IRF740IRF740B的主要参数与IRF740A完全相同。IRF730的主要参数为VDSS=400VID=5.5ARDS(ON)1Ω。其中IRF730的参数虽然与IRF740系列的相比略差,但对于150W以下功率的逆变器来说,其参数指标已经是绰绰有余了。

本文发布于:2024-09-25 07:22:56,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/tex/4/238281.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:电路   保护   芯片   状态   电压   工作   启动   输出
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议