逆變器電路圖-解析逆變器電路圖及原理詳解-KIA MOS管
信息來(lái)源:本站 日期:2018-04-18
逆變器是通過(guò)半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和關(guān)斷作用,把直流電能轉(zhuǎn)變成交流電能的一種變換裝置,是整流變換的逆過(guò)程。
車(chē)載逆變器的整個(gè)電路大體上可分為兩大部分,每部分各采用一只494或7500芯片組成控制電路,其中第一部分電路的作用是將汽車(chē)電瓶等提供的12V直流電,通過(guò)高頻PWM (脈寬調(diào)制)開(kāi)關(guān)電源技術(shù)轉(zhuǎn)換成30kHz-50kHz、220V左右的交流電;第二部分電路的作用則是利用橋式整流、濾波、脈寬調(diào)制及開(kāi)關(guān)功率輸出等技術(shù),將30kHz~50kHz、220V左右的交流電轉(zhuǎn)換成50Hz、220V的交流電。
(1)腳第一組放大器的同相輸入端,檢測(cè)輸出電流,與3個(gè)0.33R電阻分壓,當(dāng)電流過(guò)大時(shí),分壓電阻上的電壓超過(guò)(2)腳基準(zhǔn)電壓,(3)腳放大器輸出端輸出高電平,(3)腳為高電平時(shí),電路進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。(2)腳為比較器的反相輸入端,接(14)腳基準(zhǔn),作比較器的參考電壓,外部輸入端的控制信號(hào)可輸入至腳(4)的截止時(shí)間控制端(也叫死區(qū)時(shí)間控制),與腳(1)、(2)、(15)、(16)誤差放大器的輸入端,其輸入端點(diǎn)的抵補(bǔ)電壓為120mV,其可限制輸出截止時(shí)間至最小值,大約為最初鋸齒波周期時(shí)間的4%。當(dāng)13腳的輸出??刂贫私拥貢r(shí),可獲得96%最大工作周期,而當(dāng)(13)腳接制參考電壓時(shí),可獲得48%最大工作周期。如果我們?cè)诘?腳截止時(shí)間控制輸入端設(shè)定一個(gè)固定電壓,其范圍由0V至3.3V之間,則附加的截止時(shí)間一定出現(xiàn)在輸出上。 (5)、(6)腳是一個(gè)固定頻率的脈沖寬度調(diào)制電路,內(nèi)置了線(xiàn)性鋸齒波振蕩器,振蕩頻率可通過(guò)外部的一個(gè)電阻和一個(gè)電容進(jìn)行調(diào)節(jié),其振蕩頻率如下:
輸出脈沖的寬度是通過(guò)電容CT上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個(gè)控制信號(hào)進(jìn)行比較來(lái)實(shí)現(xiàn)。功率輸出管Q1和Q2受控于或非門(mén)。當(dāng)雙穩(wěn)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)為低電平時(shí)才會(huì)被選通,即只有在鋸齒波電壓大于控制信號(hào)期間才會(huì)被選通。當(dāng)控制信號(hào)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(kāi)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(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)輸出端,接下圖中Q1與Q2外部放大電路。以驅(qū)動(dòng)后極推挽電路。(12)腳電源端,(13)腳為輸出控制端,接(14)腳基準(zhǔn)電壓時(shí)兩路輸出脈沖相差180方位,每路輸出量大約200MA的驅(qū)動(dòng)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(zhǔn)電壓, (16)腳同相輸入端,檢測(cè)電源電壓。當(dāng)電壓過(guò)高超過(guò)(15)腳參考電壓時(shí),(3)腳輸出高電平,電路進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。
這是一個(gè)推挽式拓?fù)淠孀冸娐?,?dāng)E1驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)時(shí),Q1導(dǎo)通,使VT3、VT6導(dǎo)通,VT7、VT8截止,此時(shí)電路進(jìn)行正半周波形放大,變壓器升壓到次級(jí),通過(guò)高頻整流管整流,當(dāng)E2脈沖驅(qū)動(dòng)時(shí),Q2導(dǎo)通,驅(qū)動(dòng)VT7、VT8導(dǎo)通。VT3、VT6截止,進(jìn)得負(fù)半周波形放大。經(jīng)升壓變壓器升壓后,高頻整流。
(此VT3\6\7\8以推挽方式存在于電路中,各負(fù)責(zé)正負(fù)半周的波形放大任務(wù),電路工作時(shí),兩只對(duì)稱(chēng)的功率開(kāi)關(guān)管每次只有一對(duì)導(dǎo)通,所以導(dǎo)通損耗小效率高。推挽輸出既可以向負(fù)載灌電流.)
最后由TL494CN芯片的5腳外接點(diǎn)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(shí),IC2控制Q3為飽和導(dǎo)通狀態(tài),Q4為截止?fàn)顟B(tài),由于Q3為飽和導(dǎo)通狀態(tài),則Q10為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。由于Q4處于截止?fàn)顟B(tài),Q11因柵極無(wú)正偏壓而處于截止?fàn)顟B(tài),同時(shí)Q14因柵極無(wú)正偏壓而處于截止?fàn)顟B(tài), Q13為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)220V直流電經(jīng)VT6沿XAC插座到負(fù)載再經(jīng)VT10接地,形成正半周期電流;反向時(shí),IC2控制Q3為截止?fàn)顟B(tài),Q4為飽和導(dǎo)通狀態(tài),由于Q3為截止?fàn)顟B(tài),則Q10、Q13因柵極無(wú)正偏壓而處于截止?fàn)顟B(tài),由于Q4為飽和導(dǎo)通狀態(tài),Q11處于飽和導(dǎo)通狀態(tài),同時(shí)Q14處于飽和導(dǎo)通狀態(tài),Q11因柵極無(wú)正偏壓而處于截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)220V直流電經(jīng)VT9沿XAC插座到負(fù)載再經(jīng)VT7接地,形成負(fù)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(fù)載使用。
電路中采用雙運(yùn)放比較放大器LM358來(lái)控制輸出過(guò)流保護(hù),輸出電壓過(guò)低保護(hù)電路,TL431在此設(shè)制2.5V基準(zhǔn)電壓,給比較器同相輸入端作參考電壓,第一組運(yùn)放的同相輸入端接輸出電流檢測(cè),反相輸入端接參考電壓,當(dāng)電流過(guò)大,比較器輸入電壓升高,當(dāng)超過(guò)2.5V時(shí),輸出端輸出高電平,送入IC1的3腳,IC關(guān)閉輸出。第二組運(yùn)放同相輸入端接參考電壓,反相輸入端接輸出電壓,當(dāng)電壓過(guò)低,檢測(cè)分壓后電壓低于2.5V時(shí),輸出端輸出高電平,Q1導(dǎo)通,蜂鳴器報(bào)警。
1.直流電可以通過(guò)震蕩電路變?yōu)榻涣麟?/span>
2.得到的交流電再通過(guò)線(xiàn)圈升壓(這時(shí)得到的是方形波的交流電)
3.對(duì)得到的交流電進(jìn)行整流得到正弦波
AC-DC就比較簡(jiǎn)單了 我們知道二極管有單向?qū)щ娦?/span>
可以用二極管的這一特性連成一個(gè)電橋
讓一端始終是流入的 另一端始終是流出的這就得到了電壓正弦變化的直流電 如果需要平滑的直流電還需要進(jìn)行整流 簡(jiǎn)單的方法就是連接一個(gè)電容
Inverter 是一種DC to AC的變壓器,它其實(shí)與Adapter是一種電壓逆變的過(guò)程。Adapter是將市電電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的12V直流輸出,而Inverter是將 Adapter輸出的12V直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l的高壓交流電;兩個(gè)部分同樣都采用了目前用得比較多的脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)。其核心部分都是一個(gè)PWM集 成控制器,Adapter用的是UC3842,I
nverter則采用TL5001芯片。TL5001的工作電壓范圍3.6~40V,其內(nèi)部設(shè)有一個(gè)誤差放大器,一個(gè)調(diào)節(jié)器、振蕩器、有死區(qū)控制的PWM發(fā)生器、低壓保護(hù)回路及短路保護(hù)回路等。
以下將對(duì)Inverter的工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹:
輸入接口部分:
輸 入部分有3個(gè)信號(hào),12V直流輸入VIN、工作使能電壓ENB及Panel電流控制信號(hào)DIM。VIN由Adapter提供,ENB電壓由主板上的MCU 提供,其值為0或3V,當(dāng)ENB=0時(shí),Inverter不工作,而ENB=3V時(shí),Inverter處于正常工作狀態(tài);而DIM電壓由主板提供,其變化 范圍在0~5V之間,將不同的DIM值反饋給PWM控制器反饋端,Inverter向負(fù)載提供的電流也將不同,DIM值越小,Inverter輸出的電流 就越大。
電壓?jiǎn)?dòng)回路:
ENB為高電平時(shí),輸出高壓去點(diǎn)亮Panel的背光燈燈管。
PWM控制器:
有以下幾個(gè)功能組成:內(nèi)部參考電壓、誤差放大器、振蕩器和PWM、過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、短路保護(hù)、輸出晶體管。
直流變換:
由MOS開(kāi)關(guān)管和儲(chǔ)能電感組成電壓變換電路,輸入的脈沖經(jīng)過(guò)推挽放大器放大后驅(qū)動(dòng)MOS管做開(kāi)關(guān)動(dòng)作,使得直流電壓對(duì)電感進(jìn)行充放電,這樣電感的另一端就能得到交流電壓。
LC振蕩及輸出回路:
保證燈管啟動(dòng)需要的1600V電壓,并在燈管啟動(dòng)以后將電壓降至800V。
輸出電壓反饋:
當(dāng)負(fù)載工作時(shí),反饋采樣電壓,起到穩(wěn)定Inventer電壓輸出的作用。
其實(shí)你可以想象一下了.都有那些電子元件需要正負(fù)極,電阻,電感一般不需要.二極管一般壞的可能就是被擊穿只要電壓正常一般是沒(méi)有問(wèn)題的,三極管的話(huà)是不會(huì) 導(dǎo)通的.穩(wěn)壓管如果正負(fù)接反的話(huà)就會(huì)損壞了,但一般有的電路加了保護(hù)就是利用二極管的單向?qū)▉?lái)保護(hù).在就是電容了,電容里有正負(fù)之分的就是電解電容了, 如果正負(fù)接反嚴(yán)重的話(huà)其外殼發(fā)生爆裂.
主要元件二極管.開(kāi)關(guān)管振蕩變壓器.取樣.調(diào)寬管.還有振蕩回路電阻電容等參開(kāi)關(guān)電路原理.
逆變器的主功率元件的選擇至關(guān)重要,目前使用較多的功率元件有達(dá)林頓功率晶體管(BJT),功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET),絕緣柵晶體管(IGBT)和可關(guān) 斷晶閘管(GTO)等,在小容量低壓系統(tǒng)中使用較多的器件為MOSFET,因?yàn)镸OSFET具有較低的通態(tài)壓降和較高的開(kāi)關(guān)頻率,在高壓大容量系統(tǒng)中一般 均采用IGBT模塊,這是因?yàn)镸OSFET隨著電壓的升高其通態(tài)電阻也隨之增大,而IGBT在中容量系統(tǒng)中占有較大的優(yōu)勢(shì),而在特大容量(100KVA以 上)系統(tǒng)中,一般均采用GTO作為功率元件
大件:場(chǎng)效應(yīng)管或IGBT、變壓器、電容、二極管、比較器以及3525之類(lèi)的主控。交直交逆變還有整流濾波。
功率大小和精度,關(guān)系著電路的復(fù)雜程度。
可以看一下手機(jī)充電器,這就是一個(gè)小開(kāi)關(guān)電源!
IGBT(絕 緣柵雙極晶體管)作為新型電力半導(dǎo)體場(chǎng)控自關(guān)斷器件,集功率MOSFET的高速性能與雙極性器件的低電阻于一體,具有輸入阻抗高,電壓控制功耗低,控制電 路簡(jiǎn)單,耐高壓,承受電流大等特性,在各種電力變換中獲得極廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí),各大半導(dǎo)體生產(chǎn)廠(chǎng)商不斷開(kāi)發(fā)IGBT的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓 降、高可靠性、低成本技術(shù),主要采用1um以下制作工藝,研制開(kāi)發(fā)取得一些新進(jìn)展。
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