12v220v车载逆变电的设计.doc

150W 的12V/220V 车载逆变电源该逆变电源的电路原理图如图所示图电路整体上分为两大部分，芯片IC1及其外围电路、三极管 VT1、VT3、MOS 功率管 VT2、VT4 和变压器 T1组成12V直流到 220V／50kHz 交流的逆变电路；芯片 IC2及其外围电路、三极管VT5、VT8、MOS 功率管 VT6、VT7、VT9、VT10 和 220V／50kHz 整流、滤波电路VD5～VD8、C12 等共同组成 220V5该逆变电源的电路原理图如图所示图电路整体上分为两大部分，芯片 IC1及其外围电路、三极管 VT1、VT3 、MOS 功率管 VT2、VT4和变压器 T1组成12 V 直流到220V／50kHz 交流的逆变电路；芯片 IC2及其外围电路、三极管 VT5、VT8、MOS 功率管 VT6、VT7、VT9 、VT10 和 220V／50kHz 整流、滤波电路 VD5～VD8、C12 等共同组成220V／50kHz 交流电到220V／50Hz 交流电的频率转换电路最后通过 XAC 插座输出220V／50Hz 的交流电供各种便携式电器使用图中 IC1、IC2 采用两只 TL494CN 芯片构成了该逆变电源的核心控制电路。

TL494CN 是专用的双端式开关电源控制芯片，其尾缀字母 CN 表示芯片的封装外形为双列直插式塑封结构，工作温度范围为0～70℃，极限工作电源电压为 7～40V，最高工作频率为300kHz TL494CN芯片内置5V 基准源，稳压精度为5V±5％，负载能力为10mA，通过其14脚输出供外部电路使用TL494CN 芯片还内置两只 NPN功率输出管，可提供500mA 的驱动能力TL494CN 内部电路如图2所示TL494CN 芯片的各引脚功能见表1 图电路中 IC1的15脚外围电路的 R1、 C1组成上电软启动电路，上电时电容 C1两端的电压由0V 逐步升高，当 C1两端电压达到5V 以上时，允许 IC1内部的脉宽调制电路开始工作当电源断电后，C1通过电阻 R2放电，保证下次上电时软启动电路能正常工作 IC1的15脚外围电路的 R1、Rt、R2组成过热保护电路，Rt 为正温度系数热敏电阻，常温阻值可在150～300Ω 范围内任选，适当选大些可提高过热保护电路启动的灵敏度IC1的15脚的对地电压值 U是一个比较重要的参数，图1电路中U≈VCC×R2÷(R1+Rt+R2)V，常温下的计算值为 u≈6．2V。

结合图1、图2可知，正常工作情况下要求 IC1的15N 的电压应略高于16脚电压(与芯片的14脚相连为5V)，常温下6.2V 的大小正好满足要求，并略留有一定的余量当电路工作异常，MOS 功率管 VT2或 VT4的温度大幅提高，热敏电阻 Rt的阻值超过约4kΩ 时，IC1内部比较器1的输出将由低电平翻转为高电平，IC1的3脚也随即翻转为高电平状态，致使芯片内部的 PWM比较器、或门、或非门的输出均发生翻转，IC1内置功率输出级三极管 VT1和三极管 VT2均转为截止状态当IC1内的两只功率输出管截止时，图1电路中的 VT1、VT3将因基极为低电平而饱和导通，VT1、VT3导通后，功率管 VT2和 VT4将因栅极无正偏压而处于截止状态，逆变电源电路停止工作IC1的1脚外围电路的 DZ1、R5、VD1、C2、R6构成12V 输入电源过压保护电路，稳压管 DZ1的稳压值决定了保护电路的启动门限电压值，VD1、C2、R6还组成保护状态维持电路，只要发生瞬间的输入电源过压现象，保护电路就会启动并维持一段时间，以确保后级功率输出管的安全考虑到汽车行驶过程中电瓶电压的正常变化幅度大小，通常将稳压管 DZ1的稳压值选为1.5V 或16V 较为合适。

IC1的3脚外围电路的 C3、R5是构成上电软启动时间维持以及电路保护状态维持的关键性电路，实际上不管是电路软启动的控制还是保护电路的启动控制，其最终结果均反映在 IC的3脚的电平状态上当电路上电或保护电路启动时，IC1的3脚为高电平，对电容 C3沿 R5支路进行充电当导致保护电路启动的诱因消失后，C3通过 R5支路进行放电，因放电所需时间较长，故电路的保护状态仍得以维持一段时间当 IC1的3脚为高电平时，将沿 R8、VD4支路对电容 C7进行充电，同时将电容 C7两端的电压提供给 IC2的的4脚，使 IC2的4脚保持为高电平状态从图2的芯片内部电路可知，当4脚为高电平时，将抬高芯片内死区时间比较器同相输入端的电位，使该比较器输出保持为恒定的高电平，经或门、或非门后使内置的三极管 VT1和三极管 VT2均截止当 IC2内置三极管 VT1和三极管 VT2截止时，图1电路中的 VT5和 VT8处于饱和导通状态，VT5、VT8导通后，其后级的 MOS管VT6和 VT9将因栅极无正偏压而都处于截止状态，逆变电源电路停止工作IC1的5脚外接的电容 C4和6脚外接的电阻 R7为脉宽调制器的定时元件，所决定的脉宽调制频率为：fosc=1.1÷(0．0047×4．3)kHz≈50kHz。

即电路中的三极管 VT1、VT2、VT3、VT4、变压器 T1的工作频率均为50kHz 左右，因此 T1应选用 E133型的高频铁氧体磁心变压器，变压器 T1的作用是将12V 脉冲升压为220V的脉冲，其初级匝数为20×2，次级匝数为380IC2的5脚外接的电容 C8和6脚外接的电阻 R14为脉宽调制器的定时元件，所决定的脉宽调制频率为：fosc=1.1÷(C8×R14)=1.1÷(0.1×220)kHz≈50HzR29、R30、R27、C11、DZ2组成 XAC插座220V 输出端的过压保护电路，当输出电压过高时将导致稳压管 DZ2击穿，使 IC2的4脚的对地电压上升，芯片IC2内的保护电路动作，切断输出为便于大家动手制作及进行生产，将该逆变电源的印制板图绘制，如图3(印制板 CS面)、图4(印制板 ss面)所示印制板采用了双面板，尺寸为92mm×66mm，并预留有12V 小风扇的安放位置元件清单见表2，所有电阻均为0.125W，电解电容除 C5、C12外其他均为4×7规格 经长期应用效果证实，该电路是一款较为成熟的电路，只要大家按元器件清单，对照印制板上的元件位号进行正确装配，即可确保首次通电的成功。

由于该电路具有上电软启动功能，因此在接通电源后大约要等7s 左右才有220V的输出，同时 LED指示灯亮当 LED指示灯不亮时，表示逆变电路没有工作当接通电源10s 以后，指示灯还没有点亮时，需要进一步测量 XAC交流插座处的交流电压值，若为正常的220V 左右，则说明 LED指示灯支路故障或是装配时将 LED指示灯的极性装反；若经测量 XAC交流插座处的交流电压值为0，则说明前级的逆变电路没有工作，可能是因为芯片 IC1内的保护电路启动所致判别方法是用万用表测量芯片 IC1的3脚对地直流电压，若该电压在1V 以上说明确实是芯片内部的保护电路启动了当芯片 IC1的3脚对地的电压在1V 以上，芯片内部的保护电路启动时，需进一步用万用表的直流电压挡测试芯片 IC1的15、16脚之间的直流电压，以及芯片 IC1的1、2脚之间的直流电压正常情况下芯片 IC1的15脚对地直流电压应高于16脚对地直流电压，2脚对地的直流电压应高于1脚对地直流电压，只有这两个条件都得到满足时，芯片 IC1的3脚对地直流电压才为0V 左右，逆变电路才能正常工作若发现某测试电压不满足上述关系时，只需去查找相应的支路即可解决问题。

逆变电源电路中的 MOS管的 VT2、VT4有一定的功耗，需加装小 U型散热片，其他器件均不需要安装散热片当将该电源持续应用于功率较大的场合时，需加装12V 的小风扇帮助散热，在图3、图4的印制板边缘上已经留有安装风扇的缺口在进行印制板元器件的安装时，还要注意将热敏电阻 Rt紧贴于 MOS功率开关管 VT2或 VT4的金属散热片上，这样才能保证电路的过热保护功能有效。