逆变器的推动电路是怎样的工作原理

主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类[1]:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。 整流器　　最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。 平波回路　　在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。 逆变器　　同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。 　　控制电路是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。 　 　1.车载逆变器电路工作原理图1电路中，由芯片IC1及其外围电路、三极管VT1、VT三、MOS功率管VT2、VT4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VT5、VT八、MOS功率管VT6、VT7、VT9、VT10以及220V/50kHz整流、滤波电路VD5-VD八、C12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图1中IC1、IC2采用了TL494CN(或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表示芯片的封装形状为双列直插式塑封结构，工作温度规模为0℃-70℃，极限工作电源电压为7V~40V，无上工作频率为300kHzTL494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2只NPN功率输出管，可提供500mA的驱动能力TL494芯片的内部电路如图2所示图1电路中IC1的15脚外围电路的R1、C1组成上电软启动电路上电时电容C1两端的电压由0V慢慢升高，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启动当电源断电后，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IC1的15脚外围电路的R1、Rt、R2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150Ω~300Ω规模内任选，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VT2或VT4的金属散热片上，这样才能保证电路的过热保护功效有效IC1的15脚的对地电压值U是1个比力重要的参数，图1电路中U≈Vcc×R2÷(R1+Rt+R2)V，常温下的计较值为U≈6.2V结合图1、图2可知，正常工作情况下要求IC1的15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的电压值大小恰恰满足要求，并略留有一定的余量当电路工作异常，MOS功率管VT2或VT4的温升大幅提高，热敏电阻Rt的阻值超过约4kΩ时，IC1内部比力器1的输出将由低电平翻转为高电平，IC1的3脚也随即翻转为高电平状态，致使芯片内部的PWM比力器、"或"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VT1、VT3将因基极为低电平而达到最高限度导通，VT1、VT3导通后，功率管VT2和VT4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IC1的1脚外围电路的VDZ1、R5、VD1、C2、R6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，VD1、C2、R6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15V或16V较为合适IC1的3脚外围电路的C三、R5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，现实上不管是电路软启动的控制还是保护电路的启动控制，其最终结果均反应在IC1的3脚电平状态上电路上电或保护电路启动时，IC1的3脚为高电平当IC1的3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IC1的3脚为高电平时，还将沿R八、VD4对电容C7进行充电，同时将电容C7两端的电压提供给IC2的4脚，使IC2的4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力器同相输入端的电位，使该比力器输出保持为恒定的高电平，经"或"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和VT8处于达到最高限度导通状态，其后级的MOS管VT6和VT9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IC1的5脚外接电容C4(472)和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)kHz≈50kHz即电路中的三极管VT1、VT2、VT三、VT4、变压器T1的工作频率均为50kHz摆布，是以T1应选用高频铁氧体磁芯变压器，变压器T1的作用是将12V电子脉冲升压为220V的电子脉冲，其初级匝数为20×2，次级匝数为380IC2的5脚外接电容C8(104)和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)kHz≈50HzR29、R30、R27、C11、VDZ2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IC2的4脚对地电压上升，芯片IC2内的保护电路动作，堵截输出车载逆变器电路中的MOS管VT2、VT4有一定的功耗，必须加装散热片，其他部件均不需要安装散热片当车载逆变器产品连续应用于功率较大的场合时，需在其内部加装12V小电扇以帮助散热2.电路中的元部件参数电路中各元部件的参数列于附表三.车载逆变器产品的维修要端由于车载逆变器电路一般都具备上电软启动功效，是以在接通电源后要等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摆布，则申明仅仅是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，则申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IC1的3脚对地直流电压值，若该电压在1V以上则申明芯片内部的保护电路已经启动了，否则申明故障原因长短保护电路动作所致若芯片IC1的3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IC1的15、16脚之间的直流电压，以及芯片IC1的1、2脚之间的直流电压正常理况下，图1电路中芯片IC1的15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IC1的3脚对地直流电压才能为正常的0V摆布，逆变电路才能正常工作若发现某测试电压不满意足上面所说的关系时，只需按相应支路去查找故障原因，即可解决问题四.车载逆变器产品的主要元部件参数及代换图1电路中的主要部件有驱动管SS8550、KSP44，MOS功率开关管IRFZ48N、IRF740A，快恢复整流二极管HER306以及PWM控制芯片TL494CN(或KA7500C)SS8550为TO-92情势封装的PNP型三极管其引脚电极的辨认方法是，当面向三极管的印字标识面时，引脚1为发射极E、2为基极B、3为集电极CSS8550的主要参数指标为：BVCBO=-40V，BVCEO=-25V，VCE(S)=-0.28V，VBE(ON)=-0.66V，fT=200MHz，ICM=1.5A，PCM=1W，TJ=150℃，hFE=85~160(B)、120~200(C)、160~300(D)与TO-92情势封装的SS8550相对应的表贴部件型号为S8550LT1，其封装情势为SOT-23SS8550为目前市场上较为常见、易购的三极管，价格也比力自制，单只售价仅0.3元摆布KSP44为TO-92情势封装的NPN型三极管其引脚电极的辨认方法是，当面向三极管的印字标识面时，其引脚1为发射极E、2为基极B、3为集电极CKSP44的主要参数指标为：BVCBO=500V，BVCEO=400V，VCE(S)=0.5V，VBE(ON)=0.75V，ICM=300mA，PCM=0.625W，TJ=150℃，hFE=40~200KSP44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为FAIRCHILD公司产品，主要参数为BVCBO=400V，BVCEO=400V，ICM=100mA，PCM=0.6W，hFE=40~80KSE13001的封装情势虽然同样为TO-92，但其引脚电极的排序却与KSP44不同，这一点儿在代换时要特别注意KSE13001引脚电极的辨认方法是，当面向三极管的印字标识面时，其引脚电极1为基极B、2为集电极C、3为发射极EIRFZ48N为TO-220情势封装的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G、2为漏极D、3为源极SIRFZ48N的主要参数指标为：VDss=55V，ID=66A，Ptot=140W，TJ=175℃，RDS(ON)≤16mΩ当IRFZ48N损坏无法买到时，可用封装情势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=55V，ID=110A，RDS(ON)≤8mΩIRF740A为TO-220情势封装的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G、2为漏极D、3为源极SIRF740A的主要参数指标为：VDSS=400V，ID=10A，Ptot=120W，RDS(ON)≤550mΩ当IRF740A损坏无法买到时，可用封装情势和引脚电极排序完全相同的N沟道增强型MOS开关管IRF740B、IRF740或IRF730进行代换IRF740、IRF740B的主要参数与IRF740A完全相同IRF730的主要参数为VDSS=400V，ID=5.5A，RDS(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HER306为3A、600V的快恢复整流二极管，其反向恢复时间Trr=100ns，可用HER307(3A、800V)或者HER308(3A、1000V)进行代换对于150W以下功率的车载逆变器，其中的快恢复二极管HER306可以用BYV26C或者最容易采办到的FR107进行代换BYV26C为1A、600V的快恢复整流二极管，其反向恢复时间Trr=30ns；FR107为1A、1000V的快恢复整流二极管，其反向恢复时间=100ns从部件的反向恢复时间这一参数指标考虑，代换时选用BYV26C更为合适些TL494CN、KA7500C为PWM控制芯片对目前市场上的各种车载逆变器产品进行解析可以发现，有的车载逆变器产品中使用了两只TL494CN芯片，有的是使用了两只KA7500C芯片，还有的是两种芯片各使用了一只，更为离奇的是，有的产品中居然故弄玄虚，将其中的一只TL494CN或者KA7500C芯片的标识进行了打磨，然后标上各种古怪的芯片型号，让维修人员倍感困惑现实上只要对照芯片的外围电路一看，就知道所用的芯片必然TL494CN或者KA7500C经仔细查阅、对比TL494CN、KA7500C两种芯片的原厂pdf资料，发现这两种芯片的外部引脚排列完全相同，就连其内部的电路也几乎完全相同，区分仅仅是两种芯片的内部运放输入端的基准源大小略微有点差别，对电路的功效和性能没有影响，是以这两种芯片完全可以相互替代使用，并且代换时芯片的外围电路的参数没必要做任何的修改经现实使用过程中的成功代换经验，也证实了这种代换的可行性和代换后电路工作性能的可靠性由于目前市场上已经很难找到KA7500C芯片了，并且即使能够买到，其价格也至少是TL494CN芯片的两倍以上，是以这里介绍的使用TL494CN直接代换KA7500C芯片的成功经验和方法，对于车载逆变器产品的生产厂商和泛博维修人员来说确实是1个很好的消息

逆变器推动电路的工作原理是：逆变器是一种DC to AC的变压器，它其实与转化器是一种电压逆变的过程。转换器是将电网的交流电压转变为稳定的12V直流输出，而逆变器是将Adapter输出的12V直流电压转变为高频的高压交流电；两个部分同样都采用了用得比较多的脉宽调制（PWM）技术。其核心部分都是一个PWM集成控制器，Adapter用的是UC3842，逆变器则采用TL5001芯片。TL5001的工作电压范围3.6～40V，其内部设有一个误差放大器，一个调节器、振荡器、有死区控制的PWM发生器、低压保护回路及短路保护回路等。

逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220V,50Hz正弦波）。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等。