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。廣泛適用于空調(diào)、家庭影院、電動砂輪、電動工具、縫紉機、DVD、VCD、電腦、電視、洗衣機、抽油煙機、冰箱，錄像機、按摩器、風(fēng)扇、照明等。在國外因汽車的普及率較高外出工作或外出旅游即可用逆變器連接蓄電池帶動電器及各種工具工作。通過點煙器輸出的車載逆變是 20W 、 40W 、 80W 、 120W 到 150W 功率規(guī)格。再大一些功率逆變電源要通過連接線接到電瓶上。把家用電器連接到電源轉(zhuǎn)換器的輸出端就能在汽車內(nèi)使用各種電器。可使用的電器有：手機、筆記本電腦、數(shù)碼攝像機、照像機、照明燈、電動剃須刀、CD 機、游戲機、掌上電腦、電動工具、車載冰箱及各種旅游、野營、醫(yī)療急救電器等。

　　逆變器是一種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；兩個部分同樣都采用了用得比較多的脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)。其核心部分都是一個PWM集成控制器，Adapter用的是UC3842，逆變器則采用TL5001芯片。TL5001的工作電壓范圍3.6～40V，其內(nèi)部設(shè)有一個誤差放大器，一個調(diào)節(jié)器、振蕩器、有死區(qū)控制的PWM發(fā)生器、低壓保護回路及短路保護回路等。

　　4069逆變器電路圖

　　逆變器（見圖）主要由MOS 場效應(yīng)管，普通電源變壓器構(gòu)成。其輸出功率取決于MOS 場效應(yīng)管和電源變壓器的功率，免除了煩瑣的變壓器繞制，適合電子愛好者業(yè)余制作中采用。下面介紹該逆變器的工作原理及制作過程。工作原理這里我們將詳細介紹這個逆變器的工作原理。

　　圖1

　　4069組成的正弦波逆變器逆變器（見圖）主要由MOS 場效應(yīng)管，普通電源變壓器構(gòu)成。其輸出功率取決于MOS 場效應(yīng)管和電源變壓器的功率，免除了煩瑣的變壓器繞制，適合電子愛好者業(yè)余制作中采用。下面介紹該逆變器的工作原理及制作過程。工作原理這里我們將詳細介紹這個逆變器的工作原理。

　　方波信號發(fā)生器（見圖3）

　　圖2

　　這里采用六反相器CD4069構(gòu)成方波信號發(fā)生器。電路中R1是補償電阻，用于改善由于電源電壓的變化而引起的振蕩頻率不穩(wěn)。電路的振蕩是通過電容C1充放電完成的。其振蕩頻率為f=1/2.2RC。圖示電路的

　　最大頻率為：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;

　　最小頻率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。

　　由于元件的誤差，實際值會略有差異。其它多余的反相器，輸入端接地避免影響其它電路。

　　場效應(yīng)管驅(qū)動電路

　　圖3

　　由于方波信號發(fā)生器輸出的振蕩信號電壓最大振幅為0~5V，為充分驅(qū)動電源開關(guān)電路，這里用TR1、TR2將振蕩信號電壓放大至0~12V。

　　如圖3所示。MOS場效應(yīng)管電源開關(guān)電路。

　　這是該裝置的核心，在介紹該部分工作原理之前，先簡單解釋一下MOS 場效應(yīng)管的工作原理。

　　圖4

　　MOS 場效應(yīng)管也被稱為MOS FET，既Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管）的縮寫。它一般有耗盡型和增強型兩種。本文使用的為增強型MOS 場效應(yīng)管，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖4。它可分為NPN型PNP型。NPN型通常稱為N溝道型，PNP型也叫P溝道型。由圖可看出，對于N溝道的場效應(yīng)管其源極和漏極接在N型半導(dǎo)體上，同樣對于P溝道的場效應(yīng)管其源極和漏極則接在P型半導(dǎo)體上。我們知道一般三極管是由輸入的電流控制輸出的電流。但對于場效應(yīng)管，其輸出電流是由輸入的電壓（或稱電場）控制，可以認為輸入電流極小或沒有輸入電流，這使得該器件有很高的輸入阻抗，同時這也是我們稱之為場效應(yīng)管的原因。

　　圖5

　　為解釋MOS 場效應(yīng)管的工作原理，我們先了解一下僅含有一個P—N結(jié)的二極管的工作過程。如圖5所示，我們知道在二極管加上正向電壓（P端接正極，N端接負極）時，二極管導(dǎo)通，其PN結(jié)有電流通過。這是因為在P型半導(dǎo)體端為正電壓時，N型半導(dǎo)體內(nèi)的負電子被吸引而涌向加有正電壓的P型半導(dǎo)體端，而P型半導(dǎo)體端內(nèi)的正電子則朝N型半導(dǎo)體端運動，從而形成導(dǎo)通電流。同理，當(dāng)二極管加上反向電壓（P端接負極，N端接正極）時，這時在P型半導(dǎo)體端為負電壓，正電子被聚集在P型半導(dǎo)體端，負電子則聚集在N型半導(dǎo)體端，電子不移動，其PN結(jié)沒有電流通過，二極管截止

　　圖6

　　對于場效應(yīng)管（見圖6），在柵極沒有電壓時，由前面分析可知，在源極與漏極之間不會有電流流過，此時場效應(yīng)管處與截止?fàn)顟B(tài)（圖6a）。當(dāng)有一個正電壓加在N溝道的MOS 場效應(yīng)管柵極上時，由于電場的作用，此時N型半導(dǎo)體的源極和漏極的負電子被吸引出來而涌向柵極，但由于氧化膜的阻擋，使得電子聚集在兩個N溝道之間的P型半導(dǎo)體中（見圖6b），從而形成電流，使源極和漏極之間導(dǎo)通。我們也可以想像為兩個N型半導(dǎo)體之間為一條溝，柵極電壓的建立相當(dāng)于為它們之間搭了一座橋梁，該橋的大小由柵壓的大小決定。圖8給出了P溝道的MOS 場效應(yīng)管的工作過程，其工作原理類似這里不再重復(fù)。

　　圖7

　　下面簡述一下用C-MOS場效應(yīng)管（增強型MOS 場效應(yīng)管）組成的應(yīng)用電路的工作過程（見圖8）。電路將一個增強型P溝道MOS場效應(yīng)管和一個增強型N溝道MOS場效應(yīng)管組合在一起使用。當(dāng)輸入端為低電平時，P溝道MOS場效應(yīng)管導(dǎo)通，輸出端與電源正極接通。當(dāng)輸入端為高電平時，N溝道MOS場效應(yīng)管導(dǎo)通，輸出端與電源地接通。在該電路中，P溝道MOS場效應(yīng)管和N溝道MOS場效應(yīng)管總是在相反的狀態(tài)下工作，其相位輸入端和輸出端相反。通過這種工作方式我們可以獲得較大的電流輸出。同時由于漏電流的影響，使得柵壓在還沒有到0V，通常在柵極電壓小于1到2V時，MOS場效應(yīng)管既被關(guān)斷。不同場效應(yīng)管其關(guān)斷電壓略有不同。也正因為如此，使得該電路不會因為兩管同時導(dǎo)通而造成電源短路。

　　圖8

　　由以上分析我們可以畫出原理圖中MOS場效應(yīng)管電路部分的工作過程（見圖9）。工作原理同前所述。這種低電壓、大電流、頻率為50Hz的交變信號通過變壓器的低壓繞組時，會在變壓器的高壓側(cè)感應(yīng)出高壓交流電壓，完成直流到交流的轉(zhuǎn)換。這里需要注意的是，在某些情況下，如振蕩部分停止工作時，變壓器的低壓側(cè)有時會有很大的電流通過，所以該電路的保險絲不能省略或短接。

　　圖9