逆變器原理電路解析-12V直流變成220V交流電

逆變器

逆變器原理電路解析，將12V直流變成220V交流電。逆變器是把直流電能（電池、蓄電瓶）轉(zhuǎn)變成定頻定壓或調(diào)頻調(diào)壓交流電（一般為220V,50Hz正弦波）的轉(zhuǎn)換器。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。

將220V交流電轉(zhuǎn)變?yōu)?4V、36V、48V都比較簡單，只需要使用變壓器的原理。電磁互感，就可以獲得不同的電壓。

設(shè)閉合電路是一個n匝線圈，且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同，這時相當于n個單匝線圈串聯(lián)而成，因此感應(yīng)電動勢變?yōu)?

根據(jù)公式可知，E就是電動勢，也就是電壓。因為不變，只要鐵塊兩端的線圈數(shù)量n不一樣就可以達到變壓的效果。

將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娭灰由隙O管就可以達到需要的效果，二極管是一種具有兩個電極的裝置，只允許電流由單一方向流過，許多的使用是應(yīng)用其整流的功能。然后再利用變壓器原理就可以將220V交流電轉(zhuǎn)變成12V直流電，以及我們手機充電器的5V直流輸出電壓。

那么如何將12V直流轉(zhuǎn)換成220V交流電呢？

首先我們來了解一下逆變器，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。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。然后我們看一下整個過程的電路圖：

12V直流→高頻升壓→220V直流→全橋整流→220V直流→逆變橋逆變→220V交流

高頻升壓逆變控制電路：

（1）腳第一組放大器的同相輸入端，檢測輸出電流，與3個0.33R 電阻分壓，當電流過大時，分壓電阻上的電壓超過（2）腳基準電壓，（3）腳放大器輸出端輸出高電平，（3）腳為高電平時，電路進入保護狀態(tài)。（2）腳為比較器的反相輸入端，接（14）腳基準，作比較器的參考電壓，外部輸入端的控制信號可輸入至腳（4）的截止時間控制端（也叫死區(qū)時間控制），與腳（1）、（2）、（15）、（16）誤差放大器的輸入端，其輸入端點的抵補電壓為120mV，其可限制輸出截止時間至最小值，大約為最初鋸齒波周期時間的4%。

當13腳的輸出模控制端接地時，可獲得96%最大工作周期，而當(13)腳接制參考電壓時，可獲得48%最大工作周期。如果我們在第4腳截止時間控制輸入端設(shè)定一個固定電壓，其范圍由0V至3.3V之間，則附加的截止時間一定出現(xiàn)在輸出上。  （5）、（6）腳是一個固定頻率的脈沖寬度調(diào)制電路，內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器，振蕩頻率可通過外部的一個電阻和一個電容進行調(diào)節(jié)，其振蕩頻率如下：

輸出脈沖的寬度是通過電容CT上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個控制信號進行比較來實現(xiàn)。功率輸出管Q1和Q2受控于或非門。當雙穩(wěn)觸發(fā)器的時鐘信號為低電平時才會被選通，即只有在鋸齒波電壓大于控制信號期間才會被選通。當控制信號增大，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，作開關(guān)管驅(qū)動輸出端，接下圖中Q1與Q2外部放大電路。

以驅(qū)動后極推挽電路。（12）腳電源端，(13）腳為輸出控制端，接(14)腳基準電壓時兩路輸出脈沖相差180方位，每路輸出量大約200MA的驅(qū)動推挽或半橋式電路。(15)、腳第二組放大器的反相輸入端，接基準電壓， （16)腳同相輸入端，檢測電源電壓。當電壓過高超過（15)腳參考電壓時，（3）腳輸出高電平，電路進入保護狀態(tài)。

高頻升壓逆變電路及整流：

這是一個推挽式拓撲逆變電路，當E1驅(qū)動脈沖驅(qū)動時，Q1導(dǎo)通，使VT3、VT6導(dǎo)通，VT7、VT8截止，此時電路進行正半周波形放大，變壓器升壓到次級，通過高頻整流管整流，當E2脈沖驅(qū)動時，Q2導(dǎo)通，驅(qū)動VT7、VT8導(dǎo)通。VT3、VT6截止，進得負半周波形放大。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，各負責(zé)正負半周的波形放大任務(wù)，電路工作時，兩只對稱的功率開關(guān)管每次只有一對導(dǎo)通，所以導(dǎo)通損耗小效率高。推挽輸出既可以向負載灌電流.）

逆變橋逆變：

最后由TL494CN芯片的5腳外接點容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，IC2控制Q3為飽和導(dǎo)通狀態(tài)，Q4為截止狀態(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處于截止狀態(tài)，Q11因柵極無正偏壓而處于截止狀態(tài)，同時Q14因柵極無正偏壓而處于截止狀態(tài)， Q13為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。

此時220V直流電經(jīng)VT6沿XAC插座到負載再經(jīng)VT10接地，形成正半周期電流；反向時，IC2控制Q3為截止狀態(tài)，Q4為飽和導(dǎo)通狀態(tài)，由于Q3為截止狀態(tài)，則Q10、Q13因柵極無正偏壓而處于截止狀態(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Q14處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，Q11因柵極無正偏壓而處于截止狀態(tài)。此時220V直流電經(jīng)VT9沿XAC插座到負載再經(jīng)VT7接地，形成負半周期電流；這樣接將220V直流電成功轉(zhuǎn)變?yōu)?20V/50HZ交流電輸出供負載使用。

電路中的保護電路：

電路中采用雙運放比較放大器LM358來控制輸出過流保護，輸出電壓過低保護電路，TL431在此設(shè)制2.5V基準電壓，給比較器同相輸入端作參考電壓，第一組運放的同相輸入端接輸出電流檢測，反相輸入端接參考電壓，當電流過大，比較器輸入電壓升高，當超過2.5V時，輸出端輸出高電平，送入IC1的3腳，IC關(guān)閉輸出。第二組運放同相輸入端接參考電壓，反相輸入端接輸出電壓，當電壓過低，檢測分壓后電壓低于2.5V時，輸出端輸出高電平，Q1導(dǎo)通，蜂鳴器報警。

逆變器的工作效率

逆變器在工作時其本身也要消耗一部分電力，因此，它的輸入功率要大于它的輸出功率。逆變器的效率即是逆變器輸出功率與輸入功率之比，即逆變器效率為輸出功率比上輸入功率。如一臺逆變器輸入了100瓦的直流電，輸出了90瓦的交流電，那么，它的效率就是90%。

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