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    分享逆變器工作原理以及典型電路

    發(fā)布時間:2018-08-23 責任編輯:lina

    【導讀】利用震蕩器的原理,先將直流電變?yōu)榇笮‰S時間變化的脈沖交流電,經(jīng)隔直系統(tǒng)去掉直流分量,保留交變分量,再通過變換系統(tǒng)(升壓或降壓)變換,整形及穩(wěn)壓,就得到了符合我們需要的交流電。
     
    逆變器工作原理
     
    利用震蕩器的原理,先將直流電變?yōu)榇笮‰S時間變化的脈沖交流電,經(jīng)隔直系統(tǒng)去掉直流分量,保留交變分量,再通過變換系統(tǒng)(升壓或降壓)變換,整形及穩(wěn)壓,就得到了符合我們需要的交流電。利用振蕩電路產(chǎn)生一定頻率的脈動的直流電流,再用變壓器將這個電流轉(zhuǎn)換為需要的交流電壓。三相逆變器則同時產(chǎn)生互差120度相位角的三相交流電壓。
     
    逆變器有很多部分組成,其中最核心的部分就是振蕩器了。最早的振蕩器是電磁型的,后來發(fā)展為電子型的,從分立元件到專用集成電路,再到微電腦控制,越來越完善,逆變器的功能也越來越強,在各個領(lǐng)域都得到了很廣泛的應用。
     
    簡單逆變器電路
     
    該逆變器使用功率場效應晶體管作為逆變器裝置。用汽車電池供電。因此,在輸入電壓為12伏直流電。輸出電壓是100V的交流電。但是,輸入和輸出電壓不僅限于此。您可以使用任何電壓。他們依賴于變壓器使用。波形輸出為方波。根據(jù)經(jīng)驗,這個電路約100W功率 。
     
    電路必須按裝保險絲,因為過多的輸入電流流動時,振蕩器停止。
     

     
    逆變器原理電路:將12V直流變成220V交流電
     
    將220V交流電轉(zhuǎn)變?yōu)?4V、36V、48V都比較簡單,只需要使用變壓器的原理。電磁互感,就可以獲得不同的電壓。
     

     
    設(shè)閉合電路是一個n匝線圈,且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同,這時相當于n個單匝線圈串聯(lián)而成,因此感應電動勢變?yōu)?/div>
     

     
    根據(jù)公式可知,E就是電動勢,也就是電壓。因為
     

     
    不變,只要鐵塊兩端的線圈數(shù)量n不一樣就可以達到變壓的效果。
     
    將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娭灰由隙O管就可以達到需要的效果,二極管是一種具有兩個電極的裝置,只允許電流由單一方向流過,許多的使用是應用其整流的功能。然后再利用變壓器原理就可以將220V交流電轉(zhuǎn)變成12V直流電,以及我們手機充電器的5V直流輸出電壓。
     

     
    那么如何將12V直流轉(zhuǎn)換成220V交流電呢?首先我們來了解一下逆變器,什么是逆變器?
     
    逆變器是把直流電能(電池、蓄電瓶)轉(zhuǎn)變成交流電(一般為220V,50Hz正弦波)。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。是一種DC to AC的變壓器,它其實與轉(zhuǎn)化器是一種電壓逆變的過程。轉(zhuǎn)換器是將電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的12V直流輸出,而逆變器是將Adapter輸出的12V直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l的高壓交流電。
     
    然后我們看一下整個過程的電路圖:12V直流→高頻升壓→220V直流→全橋整流→220V直流→逆變橋逆變→220V交流
     

     
    高頻升壓逆變控制電路:
     

     
    (1)腳第一組放大器的同相輸入端,檢測輸出電流,與3個0.33R 電阻分壓,當電流過大時,分壓電阻上的電壓超過(2)腳基準電壓,(3)腳放大器輸出端輸出高電平,(3)腳為高電平時,電路進入保護狀態(tài)。(2)腳為比較器的反相輸入端,接(14)腳基準,作比較器的參考電壓,外部輸入端的控制信號可輸入至腳(4)的截止時間控制端(也叫死區(qū)時間控制),與腳(1)、(2)、(15)、(16)誤差放大器的輸入端,其輸入端點的抵補電壓為120mV,其可限制輸出截止時間至最小值,大約為最初鋸齒波周期時間的4%。當13腳的輸出模控制端接地時,可獲得96%最大工作周期,而當(13)腳接制參考電壓時,可獲得48%最大工作周期。如果我們在第4腳截止時間控制輸入端設(shè)定一個固定電壓,其范圍由0V至3.3V之間,則附加的截止時間一定出現(xiàn)在輸出上。 (5)、(6)腳是一個固定頻率的脈沖寬度調(diào)制電路,內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器,振蕩頻率可通過外部的一個電阻和一個電容進行調(diào)節(jié),其振蕩頻率如下:
     
    輸出脈沖的寬度是通過電容CT上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個控制信號進行比較來實現(xiàn)。功率輸出管Q1和Q2受控于或非門。當雙穩(wěn)觸發(fā)器的時鐘信號為低電平時才會被選通,即只有在鋸齒波電壓大于控制信號期間才會被選通。當控制信號增大,輸出脈沖的寬度將減小。(7)腳接地端,(8)、(11)腳是Q1和Q2內(nèi)部開關(guān)管的集電極,在此電路中接電源,(9)、(10)腳為Q1、Q2的發(fā)射極,作開關(guān)管驅(qū)動輸出端,接下圖中Q1與Q2外部放大電路。以驅(qū)動后極推挽電路。(12)腳電源端,(13)腳為輸出控制端,接(14)腳基準電壓時兩路輸出脈沖相差180方位,每路輸出量大約200MA的驅(qū)動推挽或半橋式電路。(15)、腳第二組放大器的反相輸入端,接基準電壓, (16)腳同相輸入端,檢測電源電壓。當電壓過高超過(15)腳參考電壓時,(3)腳輸出高電平,電路進入保護狀態(tài)。
     
    高頻升壓逆變電路及整流:
     

     
    這是一個推挽式拓撲逆變電路,當E1驅(qū)動脈沖驅(qū)動時,Q1導通,使VT3、VT6導通,VT7、VT8截止,此時電路進行正半周波形放大,變壓器升壓到次級,通過高頻整流管整流,當E2脈沖驅(qū)動時,Q2導通,驅(qū)動VT7、VT8導通。VT3、VT6截止,進得負半周波形放大。經(jīng)升壓變壓器升壓后,高頻整流。
    (此VT38以推挽方式存在于電路中,各負責正負半周的波形放大任務,電路工作時,兩只對稱的功率開關(guān)管每次只有一對導通,所以導通損耗小效率高。推挽輸出既可以向負載灌電流。)
     
    逆變橋逆變:
     
     

     
    最后由TL494CN芯片的5腳外接點容C3和6腳外接電阻R15決定脈寬頻率為F=1.1÷(0.1×220)KHZ=50HZ控制Q10、Q11、Q13、Q14工作在50HZ的頻率下,將220V直流電逆變?yōu)?20V/50HZ的交流電,上圖將完成這部分功能。

    TL494正向時,IC2控制Q3為飽和導通狀態(tài),Q4為截止狀態(tài),由于Q3為飽和導通狀態(tài),則Q10為飽和導通狀態(tài)。由于Q4處于截止狀態(tài),Q11因柵極無正偏壓而處于截止狀態(tài),同時Q14因柵極無正偏壓而處于截止狀態(tài), Q13為飽和導通狀態(tài)。此時220V直流電經(jīng)VT6沿XAC插座到負載再經(jīng)VT10接地,形成正半周期電流;反向時,IC2控制Q3為截止狀態(tài),Q4為飽和導通狀態(tài),由于Q3為截止狀態(tài),則Q10、Q13因柵極無正偏壓而處于截止狀態(tài),由于Q4為飽和導通狀態(tài),Q11處于飽和導通狀態(tài),同時Q14處于飽和導通狀態(tài),Q11因柵極無正偏壓而處于截止狀態(tài)。此時220V直流電經(jīng)VT9沿XAC插座到負載再經(jīng)VT7接地,形成負半周期電流;這樣接將220V直流電成功轉(zhuǎn)變?yōu)?20V/50HZ交流電輸出供負載使用。
     
    電路中的保護電路:
     

     
    電路中采用雙運放比較放大器LM358來控制輸出過流保護,輸出電壓過低保護電路,TL431在此設(shè)制2.5V基準電壓,給比較器同相輸入端作參考電壓,第一組運放的同相輸入端接輸出電流檢測,反相輸入端接參考電壓,當電流過大,比較器輸入電壓升高,當超過2.5V時,輸出端輸出高電平,送入IC1的3腳,IC關(guān)閉輸出。第二組運放同相輸入端接參考電壓,反相輸入端接輸出電壓,當電壓過低,檢測分壓后電壓低于2.5V時,輸出端輸出高電平,Q1導通,蜂鳴器報警。
     
     



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