DC AC逆变器的制作

dc ac逆变器的制作
此dc ac逆变器由mos场效应管,普通电源变压器构成。其输出功率取决于mos场效应管和电源变压器的功率,免除了烦琐的变压器绕制,适合电子爱好者业余制作中采用。下面介绍该逆变器的工作原理及制作过程。
工作原理
这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。
方波信号发生器(见图3)
这里采用六反相器 cd4069构成方波信号发生器。电路中 r1是补偿电阻,用于改善由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。电路的振荡是通过电容 c1充放电完成的。其振荡频率为 f=1/2.2rc。图示电路的最大频率为: fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6hz; 最小频率 fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0hz。由于元件的误差,实际值会略有差异。其它多余的反相器,输入端接地避免影响其它电路。 场效应管驱动电路
这里采用六反相器 cd4069构成方波信号发生器。电路中r1是补偿电阻,用于改善由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。电路的振荡是通过电容 c1充放电完成的。其振荡频率为 f=1/2.2rc。图示电路的最大频率为:fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6hz; 最小频率 fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0hz。由于元件的误差,实际值会略有差异。其它多余的反相器,输入端接地避免影响其它电路。 场效应管驱动电路
由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为 0~5v,为充分驱动电源开关电路,这里用 tr1、tr2将振荡信号电压放大至0~12v。如图4所示。
mos场效应管电源开关电路。
下面简述一下用c-mos场效应管(增强型 mos 场效应管)组成的应用电路的工作过程(见图9)。电路将一个增强型 p沟道mos场效应管和一个增强型 n沟道mos场效应管组合在一起使用。当输入端为低电平时,p沟道 mos场效应管导通,输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时,n沟道 mos场效应管导通,输出端与电源地接通。在该电路中,p沟道 mos场效应管和n沟道mos场效应管总是在相反的状态下工作,其相位输入端和输出端相反。通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响,使得栅压在还没有到 0v,通常在栅极电压小于 1到 2v时, mos场效应管既被关断。不同场效应管其关断电压略有不同。也正因为如此,使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。
由以上分析我们可以画出原理图中 mos场效应管电路部分的工作过程(见图 10)。工作原理同前所述。这种低电压、大电流、频率为50hz的交变信号通过变压器的低压绕组时,会在变压器的高压侧感应出高压交流电压,完成直流到交流的转换。这里需要注意的是,在某些情况下,如振荡部分停止工作时,变压器的低压侧有时会有很大的电流通过,所以该电路的保险丝不能省略或短接。
制作要点
电路板见图
11。所用元器件可参考图 12。逆变器用的变压器采用次级为 12v、电流为 10a、初级电压为 220v的成品电源变压器。 p沟道 mos场效应管(2sj471)最大漏极电流为30a,在场效应管导通时,漏-源极间电阻为25毫欧。此时如果通过 10a电流时会有 2.5w的功率消耗。 n沟道 mos场效应管(2sk2956)最大漏极电流为50a,场效应管导通时,漏-源极间电阻为7毫欧,此时如果通过10a电流时消耗的功率为0.7w。由此我们也可知在同样的工作电流情况下,2sj471的发热量约为2sk2956的4倍。所以在考虑散热器时应注意这点。图13展示本文介绍的逆变器场效应管在散热器(100mm×100mm×17mm)上的位置分布和接法。尽管场效应管工作于开关状态时发热量不会很大,出于安全考虑这里选用的散热器稍偏大
逆变器的性能测试 测试电路见图 14。这里测试用的输入电源采用内阻低、放电电流大(一般大于100a)的 12v汽车电瓶,可为电路提供充足的输入功率。测试用负载为普通的电灯泡。测试的方法是通过改变负载大小,并测量此时的输入电流、电压以及输出电压。其测试结果见电压、电流曲线关系图(图 15a)。可以看出,输出电压随负荷的增大而下降,灯泡的消耗功率随电压变化而改变。我们也可以通过计算找出输出电压和功率的关系。但实际上由于电灯泡的电阻会随受加在两端电压变化而改变,并且输出电压、电流也不是正弦波,所以这种的计算只能看作是估算。以负载为 60w的电灯泡为例: 假设灯泡的电阻不随电压变化而改变。因为r灯 =v2/w=2102/60=735ω,所以在电压为208v时, w=v2/r=2082/735=58.9w。由此可折算出电压和功率的关系。通过测试,我们发现当输出功率约为 100w时,输入电流为 10a。此时输出电压为 200v。

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