基本介紹
- 中文名：車載電源逆變器
- 輸入電壓：dc 10v～14.5v；
- 輸出電壓：ac 200v～220v±10%；
- 輸出頻率：50hz±5%；
特點,參數,工作原理,使用維護,
特點
◆ 電路結構緊湊，高效率、防震動；
◆ 純正弦波輸出，波形純淨穩定;
◆ 隔離變壓器輸出，安全可靠;
◆ 全橋電路結構，適用於任何負載;
◆ 開機軟啟動設定，具有完善的保護功能
參數
市場上常見款式車載逆變器產品的主要指標 輸入電壓：dc 10v～14.5v； 輸出電壓：ac 200v～220v±10%； 輸出頻率：50hz±5%； 輸出功率：70w ～150w； 轉換效率：大於85%； 逆變工作頻率：30khz～50khz。
工作原理
常見的車載電源逆變器電路原理圖見圖1。 車載逆變器的整個電路大體上可分為兩大部分，每部分各採用一隻tl494或ka7500晶片組成控制電路，其中第一部分電路的作用是將汽車電瓶等提供的12v直流電，通過高頻pwm (脈寬調製)開關電源技術轉換成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、脈寬調製及開關功率輸出等技術，將30khz～50khz、220v左右的交流電轉換成50hz、220v的交流電。
1.車載逆變器電路工作原理 圖1電路中，由晶片ic1及其外圍電路、三極體vt1、vt3、mos功率管vt2、vt4以及變壓器t1組成12v直流變換為220v/50khz交流的逆變電路。由晶片ic2及其外圍電路、三極體vt5、vt8、mos功率管vt6、vt7、vt9、vt10以及220v/50khz整流、濾波電路vd5－vd8、c12等共同組成220v/50khz高頻交流電變換為220v/50hz工頻交流電的轉換電路，最後通過xac插座輸出220v/50hz交流電供各種攜帶型電器使用。 圖1中ic1、ic2採用了tl494cn(或ka7500c)晶片，構成車載逆變器的核心控制電路。tl494cn是專用的雙端式開關電源控制晶片，其尾綴字母cn表示晶片的封裝外形為雙列直插式塑封結構，工作溫度範圍為0℃-70℃，極限工作電源電壓為7v～40v，最高工作頻率為300khz。 tl494晶片內置有5v基準源，穩壓精度為5 v±5% ，負載能力為10ma，並通過其14腳進行輸出供外部電路使用。tl494晶片還內置2隻npn功率輸出管，可提供500ma的驅動能力。tl494晶片的內部電路如圖2所示。
圖1電路中ic1的15腳外圍電路的r1、c1組成上電軟啟動電路。上電時電容c1兩端的電壓由0v逐步升高，只有當c1兩端電壓達到5v以上時，才允許ic1內部的脈寬調製電路開始工作。當電源斷電後，c1通過電阻r2放電，保證下次上電時的軟啟動電路正常工作。 ic1的15腳外圍電路的r1、rt、r2組成過熱保護電路，rt為正溫度係數熱敏電阻，常溫阻值可在150 Ω～300Ω範圍內任選，適當選大些可提高過熱保護電路啟動的靈敏度。 熱敏電阻rt安裝時要緊貼於mos功率開關管vt2或vt4的金屬散熱片上，這樣才能保證電路的過熱保護功能有效。 ic1的15腳的對地電壓值u是一個比較重要的參數，圖1電路中u≈vcc×r2÷ (r1+rt+r2)v，常溫下的計算值為u≈6.2v。結合圖1、圖2可知，正常工作情況下要求ic1的15腳電壓應略高於16腳電壓(與晶片14腳相連為5v)，其常溫下6.2v的電壓值大小正好滿足要求，並略留有一定的餘量。 當電路工作異常，mos功率管vt2或vt4的溫升大幅提高，熱敏電阻rt的阻值超過約4kΩ時，ic1內部比較器1的輸出將由低電平翻轉為高電平，ic1的3腳也隨即翻轉為高電平狀態，致使晶片內部的pwm 比較器、“或”門以及“或非”門的輸出均發生翻轉，輸出級三極體vt1和三極體vt2均轉為截止狀態。當ic1內的兩隻功率輸出管截止時，圖1電路中的vt1、vt3將因基極為低電平而飽和導通，vt1、vt3導通後，功率管vt2和vt4將因柵極無正偏壓而處於截止狀態，逆變電源電路停止工作。 ic1的1腳外圍電路的vdz1、r5、vd1、c2、r6構成12v輸入電源過壓保護電路，穩壓管vdz1的穩壓值決定了保護電路的啟動門限電壓值，vd1、c2、r6還組成保護狀態維持電路，只要發生瞬間的輸入電源過壓現象，保護電路就會啟動並維持一段時間，以確保後級功率輸出管的安全。考慮到汽車行駛過程中電瓶電壓的正常變化幅度大小，通常將穩壓管vdz1的穩壓值選為15v或16v較為合適。 ic1的3腳外圍電路的c3、r5是構成上電軟啟動時間維持以及電路保護狀態維持的關鍵性電路，實際上不管是電路軟啟動的控制還是保護電路的啟動控制，其最終結果均反映在ic1的3腳電平狀態上。電路上電或保護電路啟動時，ic1的3腳為高電平。當ic1的3腳為高電平時，將對電容c3充電。這導致保護電路啟動的誘因消失後，c3通過r5放電，因放電所需時間較長，使得電路的保護狀態仍得以維持一段時間。 當ic1的3腳為高電平時，還將沿r8、vd4對電容c7進行充電，同時將電容c7兩端的電壓提供給ic2的4腳，使ic2的4腳保持為高電平狀態。從圖2的晶片內部電路可知，當4腳為高電平時，將抬高晶片內死區時間比較器同相輸入端的電位，使該比較器輸出保持為恆定的高電平，經“或”門、“或非”門後使內置的三極體vt1和三極體vt2均截止。圖1電路中的vt5和vt8處於飽和導通狀態，其後級的mos管vt6和vt9將因柵極無正偏壓而都處於截止狀態，逆變電源電路停止工作。 ic1的5腳外接電容c4(472)和6腳外接電阻r7(4k3)為脈寬調製器的定時元件，所決定的脈寬調製頻率為 fosc=1.1÷ (0.0047×4.3)khz≈50khz。即電路中的三極體vt1、vt2、vt3、vt4、變壓器t1的工作頻率均為50khz左右，因此t1應選用高頻鐵氧體磁芯變壓器，變壓器t1的作用是將12v脈衝升壓為220v的脈衝，其初級匝數為20×2，次級匝數為380。 ic2的5腳外接電容c8(104)和6腳外接電阻r14(220k)為脈寬調製器的定時元件，所決定的脈寬調製頻率為 fosc=1.1÷ (c8×r14)=1.1÷(0.1×220)khz≈50hz。 r29、r30、r27、c11、vdz2組成xac插座220v輸出端的過壓保護電路，當輸出電壓過高時將導致穩壓管vdz2擊穿，使ic2的4腳對地電壓上升，晶片ic2內的保護電路動作，切斷輸出。 車載電源逆變器電路中的mos管vt2、vt4有一定的功耗，必須加裝散熱片，其他器件均不需要安裝散熱片。當車載逆變器產品持續套用於功率較大的場合時，需在其內部加裝12v小風扇以幫助散熱。
1.車載逆變器電路工作原理 圖1電路中，由晶片ic1及其外圍電路、三極體vt1、vt3、mos功率管vt2、vt4以及變壓器t1組成12v直流變換為220v/50khz交流的逆變電路。由晶片ic2及其外圍電路、三極體vt5、vt8、mos功率管vt6、vt7、vt9、vt10以及220v/50khz整流、濾波電路vd5－vd8、c12等共同組成220v/50khz高頻交流電變換為220v/50hz工頻交流電的轉換電路，最後通過xac插座輸出220v/50hz交流電供各種攜帶型電器使用。 圖1中ic1、ic2採用了tl494cn(或ka7500c)晶片，構成車載逆變器的核心控制電路。tl494cn是專用的雙端式開關電源控制晶片，其尾綴字母cn表示晶片的封裝外形為雙列直插式塑封結構，工作溫度範圍為0℃-70℃，極限工作電源電壓為7v～40v，最高工作頻率為300khz。 tl494晶片內置有5v基準源，穩壓精度為5 v±5% ，負載能力為10ma，並通過其14腳進行輸出供外部電路使用。tl494晶片還內置2隻npn功率輸出管，可提供500ma的驅動能力。tl494晶片的內部電路如圖2所示。
圖1電路中ic1的15腳外圍電路的r1、c1組成上電軟啟動電路。上電時電容c1兩端的電壓由0v逐步升高，只有當c1兩端電壓達到5v以上時，才允許ic1內部的脈寬調製電路開始工作。當電源斷電後，c1通過電阻r2放電，保證下次上電時的軟啟動電路正常工作。 ic1的15腳外圍電路的r1、rt、r2組成過熱保護電路，rt為正溫度係數熱敏電阻，常溫阻值可在150 Ω～300Ω範圍內任選，適當選大些可提高過熱保護電路啟動的靈敏度。 熱敏電阻rt安裝時要緊貼於mos功率開關管vt2或vt4的金屬散熱片上，這樣才能保證電路的過熱保護功能有效。 ic1的15腳的對地電壓值u是一個比較重要的參數，圖1電路中u≈vcc×r2÷ (r1+rt+r2)v，常溫下的計算值為u≈6.2v。結合圖1、圖2可知，正常工作情況下要求ic1的15腳電壓應略高於16腳電壓(與晶片14腳相連為5v)，其常溫下6.2v的電壓值大小正好滿足要求，並略留有一定的餘量。 當電路工作異常，mos功率管vt2或vt4的溫升大幅提高，熱敏電阻rt的阻值超過約4kΩ時，ic1內部比較器1的輸出將由低電平翻轉為高電平，ic1的3腳也隨即翻轉為高電平狀態，致使晶片內部的pwm 比較器、“或”門以及“或非”門的輸出均發生翻轉，輸出級三極體vt1和三極體vt2均轉為截止狀態。當ic1內的兩隻功率輸出管截止時，圖1電路中的vt1、vt3將因基極為低電平而飽和導通，vt1、vt3導通後，功率管vt2和vt4將因柵極無正偏壓而處於截止狀態，逆變電源電路停止工作。 ic1的1腳外圍電路的vdz1、r5、vd1、c2、r6構成12v輸入電源過壓保護電路，穩壓管vdz1的穩壓值決定了保護電路的啟動門限電壓值，vd1、c2、r6還組成保護狀態維持電路，只要發生瞬間的輸入電源過壓現象，保護電路就會啟動並維持一段時間，以確保後級功率輸出管的安全。考慮到汽車行駛過程中電瓶電壓的正常變化幅度大小，通常將穩壓管vdz1的穩壓值選為15v或16v較為合適。 ic1的3腳外圍電路的c3、r5是構成上電軟啟動時間維持以及電路保護狀態維持的關鍵性電路，實際上不管是電路軟啟動的控制還是保護電路的啟動控制，其最終結果均反映在ic1的3腳電平狀態上。電路上電或保護電路啟動時，ic1的3腳為高電平。當ic1的3腳為高電平時，將對電容c3充電。這導致保護電路啟動的誘因消失後，c3通過r5放電，因放電所需時間較長，使得電路的保護狀態仍得以維持一段時間。 當ic1的3腳為高電平時，還將沿r8、vd4對電容c7進行充電，同時將電容c7兩端的電壓提供給ic2的4腳，使ic2的4腳保持為高電平狀態。從圖2的晶片內部電路可知，當4腳為高電平時，將抬高晶片內死區時間比較器同相輸入端的電位，使該比較器輸出保持為恆定的高電平，經“或”門、“或非”門後使內置的三極體vt1和三極體vt2均截止。圖1電路中的vt5和vt8處於飽和導通狀態，其後級的mos管vt6和vt9將因柵極無正偏壓而都處於截止狀態，逆變電源電路停止工作。 ic1的5腳外接電容c4(472)和6腳外接電阻r7(4k3)為脈寬調製器的定時元件，所決定的脈寬調製頻率為 fosc=1.1÷ (0.0047×4.3)khz≈50khz。即電路中的三極體vt1、vt2、vt3、vt4、變壓器t1的工作頻率均為50khz左右，因此t1應選用高頻鐵氧體磁芯變壓器，變壓器t1的作用是將12v脈衝升壓為220v的脈衝，其初級匝數為20×2，次級匝數為380。 ic2的5腳外接電容c8(104)和6腳外接電阻r14(220k)為脈寬調製器的定時元件，所決定的脈寬調製頻率為 fosc=1.1÷ (c8×r14)=1.1÷(0.1×220)khz≈50hz。 r29、r30、r27、c11、vdz2組成xac插座220v輸出端的過壓保護電路，當輸出電壓過高時將導致穩壓管vdz2擊穿，使ic2的4腳對地電壓上升，晶片ic2內的保護電路動作，切斷輸出。 車載電源逆變器電路中的mos管vt2、vt4有一定的功耗，必須加裝散熱片，其他器件均不需要安裝散熱片。當車載逆變器產品持續套用於功率較大的場合時，需在其內部加裝12v小風扇以幫助散熱。
使用維護
1、由於車載電源逆變器電路一般都具有上電軟啟動功能，因此在接通電源後要等5s-30s後才會有交流220v的輸出，同時led指示燈點亮。當led指示燈不亮時，則表明逆變電路沒有工作。 2、當接通電源30s以上，led指示燈還沒有點亮時，則需要測量xac輸出插座處的交流電壓值，若該電壓值為正常的220v左右，則說明僅僅是led指示燈部分的電路出現了故障；若經測量xac輸出插座處的交流電壓值為0，則說明故障原因為逆變器前級的逆變電路沒有工作，可能是晶片ic1內部的保護電路已經啟動。 3、判斷晶片ic1內部保護電路是否啟動的方法是：用萬用表的直流電壓擋測量晶片ic1的3腳對地直流電壓值，若該電壓在1v以上則說明晶片內部的保護電路已經啟動了，否則說明故障原因是非保護電路動作所致。 4、 若晶片ic1的3腳對地電壓值在1v以上，表明晶片內部的保護電路已啟動時，需進一步用萬用表的直流電壓擋測試晶片ic1的15、16腳之間的直流電壓，以及晶片ic1的1、2腳之間的直流電壓。正常情況下，圖1電路中晶片ic1的15腳對地直流電壓應高於16腳對地直流電壓，2腳對地的直流電壓應高於1腳對地的直流電壓，只有當這兩個條件同時得到滿足時，晶片ic1的3腳對地直流電壓才能為正常的0v左右，逆變電路才能正常工作。若發現某測試電壓不滿足上述關係時，只需按相應支路去查找故障原因，即可解決問
