今天我們來介紹一款逆變器(見圖1)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。下面介紹該變壓器的工作原理及製作過程。。
電路圖(1)
工作原理：
這裡我們將詳細介紹這個逆變器的工作原理。
一、方波的產生
這裡採用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**頻率不穩。電路的**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=1/2.2x103x2.2x10—6=62.
6hz，最小頻率為fmin=1/2.2x4.3x103x2.
2x10—6=48.0hz。由於元件的誤差，實際值會略有差異。
其它多餘的發相器，輸入端接地避免影響其它電路。
圖2二、 場效電晶體驅動電路。
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3所示。
圖3三、 場效電晶體電源開關電路。
場效電晶體是該裝置的核心，在介紹該部分工作原理之前，先簡單解釋一下mos場效電晶體的工作原理。
mos場效電晶體也被稱為mos fet，即metal oxide semiconductor field effect transistor(金屬氧化物半導體場效電晶體)的縮寫。它一般有耗盡型和增強型兩種。本文使用的是增強型mos場效電晶體，其內部結構見圖4。
它可分為npn型和pnp型。npn型通常稱為n溝道型，pnp型通常稱p溝道型。由圖可看出，對於n溝道型的場效電晶體其源極和漏極接在n型半導體上，同樣對於p溝道的場效電晶體其源極和漏極則接在p型半導體上。
我們知道一般三極體是由輸入的電流控制輸出的電流。但對於場效電晶體，其輸出電流是由輸入的電壓(或稱場電壓)控制，可以認為輸入電流極小或沒有輸入電流，這使得該器件有很高的輸入阻抗，同時這也是我們稱之為場效電晶體的原因。
圖4為解釋mos場效電晶體的工作原理，我們先了解一下僅含乙個p—n結的二極體的工作過程。如圖5所示，我們知道在二極體加上正向電壓(p端接正極，n端接負極)時，二極體導通，其pn結有電流通過。這是因在p型半導體端為正電壓時，n型半導體內的負電子被吸引而湧向加有正電壓的p型半導體端，而p型半導體端內的正電子則朝n型半導體端運動，從而形成導通電流。
同理，當二極體加上反向電壓(p端接負極，n端接正極時，這時在p型半導體端為負電壓，正電子被聚集在p型半導體端，負電子則聚集在n型半導體端，電子不移動，其pn結沒有電流流過，二極體截止。
圖 5對於場效電晶體(圖6)，在柵極沒有電壓時，有前面的分析可知，在源極與漏極之間不會有電流流過，此時場效電晶體處於截止狀態(圖6a)。當有乙個正電壓加在n溝道的mos場效電晶體柵極上時，由於電場的作用，此時n型半導體的源極和漏極的負電子被吸引出來而湧向柵極，但由於氧化膜的阻擋，使得電子聚集在兩個n溝道之間的p型半導體中(見圖6b)，從而形成電流，使源極和漏極之間導通。我們也可以想象為兩個n型半導體之間為一條溝，柵極電壓的建立相當於為他們之間搭了一座橋梁，該橋梁的大小由柵壓決定。
圖8給出了p溝道場效電晶體的工作過程，其工作原理類似這裡就不再重複。
圖 6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8)。電路將乙個增強型p溝道mos場校官和乙個增強型n溝道mos場效電晶體組合在一起使用。當輸入端為底電平時，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1v到2v時，mos場效電晶體即被關斷。不同場效電晶體關斷電壓略有不同。也以為如此，使得該電路不會因為兩管同時導通而造成電源短路。
圖 8圖 9以上分析我們可以畫出原理圖中mos場效電晶體部分的工作過程(見圖9)。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。
電路板見圖11。所用元件可參考圖12。逆變器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圖 13
圖14四、逆變器的效能測試
測試電路見圖15。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：
圖 15
圖 16、17
假設燈泡的電阻不隨電壓變化而改變。因為r燈=v2/w=2102/60=735ω，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。
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