逆變器的製作

dc/ac逆變器的製作

這裡介紹的逆變器（見圖）主要由mos 場效電晶體，普通電源變壓器構成。其輸出功率取決於mos 場效電晶體和電源變壓器的功率，免除了煩瑣的變壓器繞制，適合電子愛好者業餘製作中採用。下面介紹該逆變器的工作原理及製作過程。

電路圖工作原理

這裡我們將詳細介紹這個逆變器的工作原理。

方波訊號發生器（見圖3）

圖3這裡採用六反相器cd4069構成方波訊號發生器。電路中r1是補償電阻，用於改善由於電源電壓的變化而引起的振盪頻率不穩。電路的振盪是通過電容c1充放電完成的。其振盪頻率為

f=1/2.2rc。圖示電路的最大頻率為：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6hz;最小頻率

fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0hz。由於元件的誤差，實際值會略有差異。其它多餘的反相器，輸入端接地避免影響其它電路。

場效電晶體驅動電路。

圖4由於方波訊號發生器輸出的振盪訊號電壓最大振幅為0~5v，為充分驅動電源開關電路，這裡用tr1、tr2將振盪訊號電壓放大至0~12v。如圖4所示。

mos場效電晶體電源開關電路。

下面簡述一下用c-mos場效電晶體（增強型mos 場效電晶體）組成的應用電路的工作過程（見圖9）。電路將乙個增強型p溝道mos場效電晶體和乙個增強型n溝道mos場效電晶體組合在一起使用。當輸入端為低電平時，p溝道mos場效電晶體導通，輸出端與電源正極接通。

當輸入端為高電平時，n 溝道mos場效電晶體導通，輸出端與電源地接通。在該電路中，p溝道mos場效電晶體和n溝道mos 場效電晶體總是在相反的狀態下工作，其相位輸入端和輸出端相反。通過這種工作方式我們可以獲得較大的電流輸出。

同時由於漏電流的影響，使得柵壓在還沒有到0v，通常在柵極電壓小於1到2v時，mos場效電晶體既被關斷。不同場效電晶體其關斷電壓略有不同。也正因為如此，使得該電路不會因為兩管同時導通而造成電源短路。

圖9由以上分析我們可以畫出原理圖中mos場效電晶體電路部分的工作過程（見圖10）。工作原理同前所述。這種低電壓、大電流、頻率為50hz的交變訊號通過變壓器的低壓繞組時，會在變壓器的高壓側感應出高壓交流電壓，完成直流到交流的轉換。

這裡需要注意的是，在某些情況下，如振盪部分停止工作時，變壓器的低壓側有時會有很大的電流通過，所以該電路的保險絲不能省略或短接。

圖10製作要點

電路板見圖11。所用元器件可參考圖12。逆變器用的變壓器採用次級為12v、電流為10a、初級電壓為220v的成品電源變壓器。

p溝道mos場效電晶體（2sj471）最大漏極電流為30a，在場效電晶體導通時，漏-源極間電阻為25毫歐。此時如果通過10a電流時會有2.5w的功率消耗。

n溝道mos場效電晶體（2sk2956）最大漏極電流為50a，場效電晶體導通時，漏-源極間電阻為7毫歐，此時如果通過10a電流時消耗的功率為0.7w。由此我們也可知在同樣的工作電流情況下，2sj471的發熱量約為2sk2956的4倍。

所以在考慮散熱器時應注意這點。圖13展示本文介紹的逆變器場效電晶體在散熱器（100mm×100mm×17mm）上的位置分布和接法。儘管場效電晶體工作於開關狀態時發熱量不會很大，出於安全考慮這裡選用的散熱器稍偏大。

圖11圖12

逆變器的效能測試

測試電路見圖14。這裡測試用的輸入電源採用內阻低、放電電流大（一般大於100a）的12v 汽車電瓶，可為電路提供充足的輸入功率。測試用負載為普通的電燈泡。

測試的方法是通過改變負載大小，並測量此時的輸入電流、電壓以及輸出電壓。其測試結果見電壓、電流曲線關係圖（圖15a）。可以看出，輸出電壓隨負荷的增大而下降，燈泡的消耗功率隨電壓變化而改變。

我們也可以通過計算找出輸出電壓和功率的關係。但實際上由於電燈泡的電阻會隨受加在兩端電壓變化而改變，並且輸出電壓、電流也不是正弦波，所以這種的計算只能看作是估算。以負載為60w的電燈泡為例：

假設燈泡的電阻不隨電壓變化而改變。因為r燈=v2/w=2102/60=735，所以在電壓為208v時，w=v2/r=2082/735=58.9w。

由此可折算出電壓和功率的關係。通過測試，我們發現當輸出功率約為100w時，輸入電流為10a。此時輸出電壓為200v。