300W车载逆变器电路图与原理分析

300W车载逆变器电路图1 .车载逆变电路的工作原理一张照片在图1所示的电路中，包括芯片IC1和其外围电路、晶体管VT1、VT3、MOS功率管VT2、VT4和变压器T1的12v DC被转换为220V/50kHz交流电。 最后，将由芯片IC2及其外围电路、晶体管VT5、VT8、MOS功率管VT6、VT7、VT9、VT10和220V/50kHz整流、滤波电路VD5-VD8、C12等构成的220V/50kHz高频交流转换成220V/50Hz商用交流的转换电路进行XAC转换图1中，IC1、IC2采用TL494CN (或KA7500C )芯片，构成车载逆变器的核心控制电路。 TL494CN是专用的双端型开关电源控制芯片，后缀CN表示芯片的封装外形为双联模具结构，工作温度范围为0-70，极限工作电源电压为7V40V，最高工作频率为300kHz。TL494芯片内置有5V的基准电源，稳定精度为5 V5%，负载能力为10mA，经由其14支输出至外部电路。 两个NPN功率输出管理器内置于TL494芯片中，以提供500mA的驱动能力。 图2示出了TL494芯片的内部电路。在图1的电路中，IC1的15脚周边电路的R1、C1构成上电软起动电路。 接通电源时，电容器C1两端的电压从0V逐渐上升，仅在C1两端的电压为5V以上时允许IC1内部的脉冲宽度调制电路的动作。 电源切断后，C1通过电阻R2放电，保证下次接通电源时的软启动电路正常动作。IC1的15脚周边电路的R1、Rt、R2构成过热保护电路，Rt是正温度系数热敏电阻，常温电阻值在150 300的范围内是任意的，大大选择能够提高过热保护电路的灵敏度的程度。热敏电阻Rt紧贴MOS电源开关VT2或VT4的金属散热片安装，保证电路的过热保护功能有效。ic115脚的对地电压值u是比较重要的参数，在图1的电路中为UVccR2 (R1 Rt R2)V，常温下的计算值为U6.2V。 根据图1、图2，在正常工作的情况下，IC1的15脚电压必须比16脚电压(与芯片14连接的5V )稍高，在常温下6.2V的电压值的大小正好满足要求，并留有一定的馀量。电路的动作异常，MOS功率晶体管VT2或VT4的温度上升大幅上升，热敏电阻Rt的电阻值超过约4k时，IC1内部的比较器1的输出从低电平反转为高电平，IC1的三脚也立即反转为高电平状态，芯片内部的PWM比较器、or栅极当IC1内的两个电力输出管断开时，图1的电路中的VT1、VT3的基极在极低电平饱和导通，当VT1、VT3导通时，电力管理器VT2和VT4由于栅极没有正偏置而成为断开状态，逆变器电源电路停止动作。IC1的单脚周边电路的VDZ1、R5、VD1、C2、R6构成12V输入电源过电压保护电路，稳定化管VDZ1的稳定化值决定保护电路的起动阈值电压值，VD1、C2、R6构成保护状态维持电路，在发生瞬时的输入电源过电压现象时，保护电路起动并维持一定时间，确保后级的电力输出管的安全。 考虑汽车行驶中的电池电压的正常变化幅度的大小，通常优选稳定化管VDZ1的稳定化值为15V或者16V。IC-1的三脚外围电路C3、R5是构成上电复位时间维持和电路保护状态维持的重要电路，实际上无论是电路软启动的控制还是保护电路的起动控制，其结果都反映在IC-1的三脚电平状态中。 电路接通或保护电路启动时，IC1的3脚变为高电平。 在IC1的3脚为高电平时，电容器C3被充电。 在该保护电路启动的诱因消失后，C3在R5放电，放电所需时间长，因此电路的保护状态暂时得以维持。在IC1的3脚为高电平的情况下，沿着R8、VD4对电容器C7充电，并且将电容器C7的两端的电压供给至IC2的4脚，将IC2的4脚保持为高电平状态。 从图2中的芯片内部电路可以看出，当四条线处于高电平时，芯片中的死区时间比较器的同相输入端子的电势升高，并且，保持比较器输出在恒定的高电平，通过or门和or门使内部晶体管VT1和晶体管VT2都关断。 图1的电路的VT5和VT8为饱和导通状态，后级的MOS管VT6和VT9由于栅极没有正偏压而成为截止状态，反相器电源电路停止动作。IC1的五脚外置电容器C4(472 )和六脚外置电阻器R7(4k3)是脉冲宽度调制器的时序元件，所确定的脉冲宽度调制频率是fosc=1.1 (0.00474.3)kHz50kHz。 即，电路中的晶体管VT1、VT2、VT3、VT4、变压器T1的工作频率都为50kHz左右，因此T1应该采用高频铁氧体芯变压器，变压器T1的作用是将12V脉冲升压为220V的脉冲，其一次绕组数为202，二次绕组数为388IC2的五脚外置电容器C8(104 )和六脚外置电阻器R14(220k )是脉冲宽度调制器的定时元件，所确定的脉冲宽度调制频率为fosc=1.1(c8r 14 )=1.1(0. 1220 ) khz50hz。R29、R30、R27、C11、VDZ2构成XAC插座220V的输出端的过电压保护电路，若输出电压过高，则稳定的电压管VDZ2被破坏，IC24根对地电压上升，芯片ic2内的保护电路动作，输出被切断。车载逆变器电路的MOS管VT2、VT4有一定的功耗，必须安装散热器，其他部件不需要安装散热器。 车载变频器产品电力大时，需要在内部安装12V的小型风扇来帮助散热。2 .电路中的部件参数电路中各部件的参数如附表所示。3 .车载变频器产品的维护要点车载变频器电路一般具有上电复位功能，因此接通电源后等待5s-30s后，在输出交流电220V的同时，LED灯亮灯。 LED灯不亮时，表示变频器电路不工作。在接通电源30s以上，LED灯未点亮情况下，需要测定XAC输出插座的交流电压值，如果该电压值为正常的220V左右，则说明仅LED灯部分的电路发生故障判定芯片IC1内部的保护电路是否启动的方法是，在测试器的直流电压范围内测量芯片IC1的3脚对地直流电压值，如果该电压在1V以上，则说明芯片内部的保护电路启动，否则故障原因说明为非保护电路动作引起的。在芯片IC1的3脚对地电压值为1V以上，表示芯片内部的保护电路启动的情况下，需要进一步用测试器的直流电压测试芯片IC1的15、16脚之间的直流电压和芯片IC1的1、2脚之间的直流电压。 在正常情况下，在图1的电路中芯片IC1的15对地直流电压必须高于16对地直流电压，2对地直流电压必须高于1对地直流电压，在同时满足这2个条件时，芯片IC1的3对地直流电压为正常的0V左右，逆变器电路正常工作。 如果发现某一测试电压不满足上述关系，只需沿正确的分支路径寻找故障原因就可以解决该问题。4 .用车载变频器产品的主要部件参数替换图1中电路的主要装置是驱动管理SS8550、KSP44、MOS功率开关管理IRFZ48N和IRF740A、快速恢复整流二极管HER306以及PWM控制芯片TL494CN (或KA7500C )。SS8550是TO-92格式封装的PNP型晶体管。 在该针电极的识别方法中，在与晶体管的印字显示面面对时，针1成为发射极e，2成为基极b，3成为集电极c。SS8550的主要参数指标包括： BVCBO=-40V、BVCEO=-25V、VCE(S)=-0.28V、VBE(ON)=-0.66V、fT=200MHz、ICM=1.5A、PCM=1W、TJ=150、hFE=85160(B )、120200(C )、以及以TO-92形式安装的与SS8550对应的表面部件的型号为S8550LT1，其安装形式为SOT-23。SS8550是目前市场上常见的易购晶体管，价格便宜，售价仅0.3元左右。KSP44为TO-92型封装的NPN型晶体管。 在该针形电极的识别方法中，当面对晶体管的打印显示面时，该针形电极1为发射极e，2为基极b，3为集电极c。KSP44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=40200。KSP44是电话机中经常使用的高压晶体管，如果KSP44坏而不能购买，那么可以用荧光灯电路中经常使用的晶体管KSE13001进行替换。 KSE13001为FAIRCHILD公司产品，主要参数为BVCBO=400V、BVCEO=400V、ICM=100mA、PCM=0.6W、hFE=4080。 KSE13001的封装形式为相同的TO-92，但请特别注意引线电极的顺序与KSP44的不同之处。 关于KSE13001端子电极的识别方法，在面向晶体管的打印显示面时，端子电极1是基极b，2是集电极c，3是发射极e。IRFZ48N是以TO-220格式封装的n通道扩展MOS高速功率开关。 其针电极顺序1是栅极g，2是漏极d，3是源极s。 IRFZ48N的主要参数指标为： VDss=55V，ID=66A，Ptot=140W，TJ=175，RDS(ON)16m。如果IRFZ48N因为损坏而不能购买，则可以用完全相同的n沟道扩展MOS开关管IRF3205替换封装形式和管脚电极排序。 IRF3205的主要参数是VDss=55V，ID=110A，RDS(ON)8m。 其市场售价为每只3元左右。IRF740A是封装在TO-220格式中的n通道增强型MOS高速功率开关。 其针电极顺序1是栅极g，2是漏极d，3是源极s。IRF740A的主要参数指标为： VDSS=400V，ID=10A，Ptot=120W，rds (on )550 m。如果IRF740A由于损坏而不能购买，则可以用完全相同的n沟道扩展MOS开关管IRF740B、IRF740或IRF730来替换封装形式和管脚电极顺序。 IRF740、IRF740B的主要参数与IRF740A完全相同。 IRF730的主要参数是VDSS=400V，ID=5.5A，RDS(ON)1。 其中，IRF730的参数比IRF740系列稍差，但在功率低于150W的逆变器中，其参数指标已有充分馀量。HER306是3A、600V的高速恢复整流二极管，其反向恢复时间Trr=100ns，可以由HER307(3A、800V )或HER308(3A、1000V )替换。 在功率低于150W的车载逆变器中，其中的快速恢复二极管HER306可以用BYV26C或最易于购买的FR107替换。 BYV26C是1A、600V的高速恢复整流二极管，其反向恢复时间Trr=30ns，FR107是1A、1000V的高速恢复整流二极管，其反向恢复时间=100ns。 从设备的反向恢复时间这一参数的指标中，在置换时选择BYV26C比较合适。TL494CN、KA7500C为PWM控制芯片。 当前市场上各种车载变频器产品的分析显示，某车载变频器产品使用两个TL494CN芯片，某车载变频器产品使用两个KA7500C芯片，更奇怪的是，某车载变频器产品故意使用其中一个TL494CN或KA7500C芯片实际观察芯片的外围电路发现，所使用的芯片必须是TL494CN或KA7500C。对TL494CN、KA7500C两种芯片厂