300W車載逆變器電路圖

1、300W車載逆變器電路圖2008-03-28 12:14一市場上常見款式車載逆變器產(chǎn)品的主要指標(biāo)輸入電壓：DC10V14.5V;輸出電壓：AC200V220V 10% ;輸出頻率: 50Hz土 5%;輸出功率：70W150W 轉(zhuǎn)換效率：大于85% ;逆變工作頻率： 30kHz 50kHz。二 常見車載逆變器產(chǎn)品的電路圖及工作原理目前市場上銷售量最大、最常見的車載逆變器的輸出功率為70W- 150V,逆變器電路中主要采用TL494或KA7500芯片為主的脈寬調(diào)制電路。一款最常見 的車載逆變器電路原理圖見圖1。車載逆變器的整個(gè)電路大體上可分為兩大部分，每部分各采用一只TL494或KA7500芯片組

2、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(diào)制）開關(guān)電源技術(shù)轉(zhuǎn)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(diào)制及開 關(guān)功率輸出等技術(shù)，將 30kHz50kHz、220V左右的交流電轉(zhuǎn)換成 50Hz、220V 的交流電。1.車載逆變器電路工作原理a.*卜EM-I卜t fIHan RHJ*1圖1電路中，由芯片IC1及其外圍電路、三極管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。由芯片 IC2及其外圍電路、三極管 VT5 VT8 MO

3、S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(zhuǎn)換電路，最后通過XAC插座輸出220V/50HZ 交流電供各種便攜式電器使用。圖1中IC1、IC2采用了 TL494CN或KA7500C芯片，構(gòu)成車載逆變器的核 心控制電路。TL494CN是專用的雙端式開關(guān)電源控制芯片，其尾綴字母CN表示芯片的封裝外形為雙列直插式塑封結(jié)構(gòu)，工作溫度范圍為OC-70C，極限工作電源電壓為7V40V,最高工作頻率為300kHz。TL494芯片內(nèi)置有5V基準(zhǔn)源，穩(wěn)壓精度為5 V 5%，

4、負(fù)載能力為10mA 并通過其14腳進(jìn)行輸出供外部電路使用。TL494芯片還內(nèi)置2只NPN功率輸出 管，可提供500mA的驅(qū)動(dòng)能力。TL494芯片的內(nèi)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(dòng)電路。上電時(shí) 電容C1兩端的電壓由0V逐步升高，只有當(dāng)C1兩端電壓達(dá)到5V以上時(shí)，才允 許IC1內(nèi)部的脈寬調(diào)制電路開始工作。當(dāng)電源斷電后，C1通過電阻R2放電，保證下次上電時(shí)的軟啟動(dòng)電路正常工作。IC1 的15腳外圍電路的R1、Rt、R2組成過熱保護(hù)電路，Rt為正溫度系數(shù) 熱敏電阻，常溫阻值可在150 Q300Q范圍內(nèi)任選，適當(dāng)選大些可提高過熱 保護(hù)電路啟動(dòng)的靈敏度。熱敏電

5、阻Rt安裝時(shí)要緊貼于MO助率開關(guān)管VT2或VT4的金屬散熱片上， 這樣才能保證電路的過熱保護(hù)功能有效。IC1 的15腳的對(duì)地電壓值U是一個(gè)比較重要的參數(shù)，圖1電路中U VccX R2- (R1+Rt+R2)V,常溫下的計(jì)算值為 U6.2V。結(jié)合圖1、圖2可知， 正常工作情況下要求 IC1 的 15腳電壓應(yīng)略高于 16腳電壓(與芯片 14腳相連為 5V)，其常溫下6.2V的電壓值大小正好滿足要求，并略留有一定的余量。當(dāng)電路工作異常，MO功率管VT2或VT4的溫升大幅提高，熱敏電阻 Rt的 阻值超過約4kQ時(shí)，IC1內(nèi)部比較器1的輸出將由低電平翻轉(zhuǎn)為高電平，IC1 的3腳也隨即翻轉(zhuǎn)為高電平狀態(tài)，致

6、使芯片內(nèi)部的PWM:匕較器、“或”門以及“或非”門的輸出均發(fā)生翻轉(zhuǎn)，輸出級(jí)三極管 VT1和三極管VT2均轉(zhuǎn)為截止?fàn)?態(tài)。當(dāng)IC1內(nèi)的兩只功率輸出管截止時(shí)，圖1電路中的VT1、VT3將因基極為低 電平而飽和導(dǎo)通，VT1、VT3導(dǎo)通后，功率管VT2和VT4將因柵極無正偏壓而處 于截止?fàn)顟B(tài)，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(gòu)成12V輸入電源過壓保 護(hù)電路，穩(wěn)壓管VDZ1的穩(wěn)壓值決定了保護(hù)電路的啟動(dòng)門限電壓值，VD1 C2R6還組成保護(hù)狀態(tài)維持電路，只要發(fā)生瞬間的輸入電源過壓現(xiàn)象，保護(hù)電路就 會(huì)啟動(dòng)并維持一段時(shí)間，以確保后級(jí)功率輸出管的安全?？紤]到汽車行

7、駛過程 中電瓶電壓的正常變化幅度大小，通常將穩(wěn)壓管VDZ1的穩(wěn)壓值選為15V或16V較為合適。IC1 的3腳外圍電路的C3 R5是構(gòu)成上電軟啟動(dòng)時(shí)間維持以及電路保護(hù)狀 態(tài)維持的關(guān)鍵性電路，實(shí)際上不管是電路軟啟動(dòng)的控制還是保護(hù)電路的啟動(dòng)控 制，其最終結(jié)果均反映在 IC1 的 3腳電平狀態(tài)上。電路上電或保護(hù)電路啟動(dòng)時(shí)， IC1的3腳為高電平。當(dāng)IC1的3腳為高電平時(shí)，將對(duì)電容 C3充電。這導(dǎo)致保 護(hù)電路啟動(dòng)的誘因消失后，C3通過R5放電，因放電所需時(shí)間較長，使得電路 的保護(hù)狀態(tài)仍得以維持一段時(shí)間。當(dāng)IC1的3腳為高電平時(shí)，還將沿R8 VD4對(duì)電容C7進(jìn)行充電，同時(shí)將電 容C7兩端的電壓提供給IC2

8、的4腳，使IC2的4腳保持為高電平狀態(tài)。從圖2 的芯片內(nèi)部電路可知，當(dāng) 4 腳為高電平時(shí)，將抬高芯片內(nèi)死區(qū)時(shí)間比較器同相 輸入端的電位，使該比較器輸出保持為恒定的高電平，經(jīng)“或”門、“或非” 門后使內(nèi)置的三極管VT1和三極管VT2均截止。圖1電路中的VT5和VT8處于 飽和導(dǎo)通狀態(tài)，其后級(jí)的MOS管VT6和VT9將因柵極無正偏壓而都處于截止?fàn)?態(tài)，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(diào)制器的定時(shí) 元件，所決定的脈寬調(diào)制頻率為 fosc=1.1 - (0.0047 x4.3)kHz50kHz。即電 路中的三極管VT1、VT2 VT3 VT4

9、變壓器T1的工作頻率均為50kHz左右， 因此T1應(yīng)選用高頻鐵氧體磁芯變壓器，變壓器 T1的作用是將12V脈沖升壓為 220V的脈沖，其初級(jí)匝數(shù)為20X 2,次級(jí)匝數(shù)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(diào)制器的定 時(shí)元件，所決定的脈寬調(diào)制頻率為fosc=1.1寧(C8X R14)=1.1 - (0.1 X 220)kHz 50Hz=R29、R30 R27 C11、VDZ2組成XACf座220V輸出端的過壓保護(hù)電路， 當(dāng)輸出電壓過高時(shí)將導(dǎo)致穩(wěn)壓管 VDZ2擊穿，使IC2的4腳對(duì)地電壓上升，芯片 IC2內(nèi)的保護(hù)電路動(dòng)作，切斷輸出。車載逆變器電路中的M

10、OSt 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(dāng)車載逆變器產(chǎn)品持續(xù)應(yīng)用于功率較大的場合時(shí)， 需在其內(nèi)部加裝12V小風(fēng)扇以幫助散熱。2.電路中的元器件參數(shù)電路中各元器件的參數(shù)列于附表 三. 車載逆變器產(chǎn)品的維修要點(diǎn) 由于車載逆變器電路一般都具有上電軟啟動(dòng)功能，因此在接通電源后要等 5s-30s后才會(huì)有交流220V的輸出，同時(shí)LED指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)LED指示燈不亮 時(shí)，則表明逆變電路沒有工作。當(dāng)接通電源30s以上，LED指示燈還沒有點(diǎn)亮?xí)r，則需要測(cè)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(xiàn)了故障；若

11、經(jīng)測(cè)量 XAC俞出插座處的交流電壓值為0,則說明 故障原因?yàn)槟孀兤髑凹?jí)的逆變電路沒有工作，可能是芯片 IC1 內(nèi)部的保護(hù)電路 已經(jīng)啟動(dòng)。判斷芯片 IC1 內(nèi)部保護(hù)電路是否啟動(dòng)的方法是：用萬用表的直流電壓擋測(cè) 量芯片IC1的3腳對(duì)地直流電壓值，若該電壓在1V以上則說明芯片內(nèi)部的保護(hù) 電路已經(jīng)啟動(dòng)了，否則說明故障原因是非保護(hù)電路動(dòng)作所致。若芯片IC1的3腳對(duì)地電壓值在1V以上，表明芯片內(nèi)部的保護(hù)電路已啟動(dòng) 時(shí)，需進(jìn)一步用萬用表的直流電壓擋測(cè)試芯片 IC1 的 15、16腳之間的直流電壓， 以及芯片 IC1 的 1、2腳之間的直流電壓。正常情況下，圖 1電路中芯片 IC1 的 15腳對(duì)地直流電壓應(yīng)高

12、于 16腳對(duì)地直流電壓， 2腳對(duì)地的直流電壓應(yīng)高于 1腳 對(duì)地的直流電壓，只有當(dāng)這兩個(gè)條件同時(shí)得到滿足時(shí)，芯片 IC1 的 3腳對(duì)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(fā)現(xiàn)某測(cè)試電壓不滿 足上述關(guān)系時(shí)，只需按相應(yīng)支路去查找故障原因，即可解決問題。四. 車載逆變器產(chǎn)品的主要元器件參數(shù)及代換圖1電路中的主要器件有驅(qū)動(dòng)管 SS855Q KSP44MOS功率開關(guān)管IRFZ48N IRF740A,快恢復(fù)整流二極管 HER30及PWM空制芯片TL494CN或KA7500C。SS8550為TO-92形式封裝的PNP型三極管。其引腳電極的識(shí)別方法是，當(dāng) 面向三極管的印字標(biāo)識(shí)面時(shí)，引腳 1為

13、發(fā)射極E、2為基極B、3為集電極CoSS8550 的主要參數(shù)指標(biāo)為： BVCBO=-40，V BVCEO=-25，VVCE(S)=-0.28V， VBE(ON)=-0.66V，仃=200MHz ICM=1.5A, PCM=1 WJ= 150C , hFE=8L 160(B)、 120200(C)、160300(D)。與TO-92形式封裝的SS8550相對(duì)應(yīng)的表貼器件型號(hào)為 S8550LT1,其封裝 形式為 SOT-23oSS8550 為目前市場上較為常見、易購的三極管，價(jià)格也比較便宜，單只售 價(jià)僅0.3元左右。KSP44為TO-92形式封裝的NPN型三極管。其引腳電極的識(shí)別方法是，當(dāng) 面向三極

14、管的印字標(biāo)識(shí)面時(shí)，其引腳 1 為發(fā)射極 E、 2為基極 B、 3為集電極 C。KSP44 的主要參數(shù)指標(biāo)為： BVCBO=500V BVCEO=400VVCE(S)=0.5V ， VBE(ON)=0.75V ，ICM=300mA， PCM=0.625W TJ=150C，hFE=40200。KSP44為電話機(jī)中常用的高壓三極管，當(dāng) KSP44損壞而無法買到時(shí)，可用 日光燈電路中常用的三極管 KSE13001進(jìn)行代換。KSE1300偽FAIRCHILD公司 產(chǎn)品，主要參數(shù)為 BVCBO=400，VBVCEO=400，VICM=100m，APCM=0.6W， hFE=40 80o KSE13001的

15、封裝形式雖然同樣為TO-92,但其引腳電極的排序卻與 KSP44 不同，這一點(diǎn)在代換時(shí)要特別注意。KSE13001引腳電極的識(shí)別方法是，當(dāng)面向三極管的印字標(biāo)識(shí)面時(shí)，其引腳電極 1 為基極 B、 2為集電極 C、 3為發(fā)射極 E。IRFZ48N為TO-220形式封裝的N溝道增強(qiáng)型MO欲速功率開關(guān)管。其引腳 電極排序1為柵極G 2為漏極D 3為源極So IRFZ48N的主要參數(shù)指標(biāo)為： VDss=55V ID=66A, Ptot=140W, TJ=175C，RDS(ON16mQ。當(dāng)IRFZ48N損壞無法買到時(shí)，可用封裝形式和引腳電極排序完全相同的 N 溝道增強(qiáng)型MO祈關(guān)管IRF3205進(jìn)行代換。I

16、RF3205的主要參數(shù)為VDss=55V ID=110A, RDS(ON8mQ。其市場售價(jià)僅為每只 3元左右。IRF740A 為TO-220形式封裝的N溝道增強(qiáng)型MO欲速功率開關(guān)管。其引腳 電極排序 1 為柵極 G、 2 為漏極 D、 3 為源極 S。IRF740A 的主要參數(shù)指標(biāo)為： VDSS=400V ID=10A，Ptot=120W ， RDS(ON550m。當(dāng)IRF740A損壞無法買到時(shí)，可用封裝形式和引腳電極排序完全相同的N溝道增強(qiáng)型 MOS開關(guān)管IRF740B IRF740或IRF730進(jìn)行代換。IRF740、IRF740B 的主要參數(shù)與IRF740A完全相同。IRF730的主要參

17、數(shù)為 VDSS=400V ID=5.5A, RDS(ON 1Q。其中IRF730的參數(shù)雖然與IRF740系列的相比略差，但對(duì)于150W 以下功率的逆變器來說，其參數(shù)指標(biāo)已經(jīng)是綽綽有余了。HER306為3A、600V的快恢復(fù)整流二極管，其反向恢復(fù)時(shí)間 Trr=100ns，可 用HER307(3A 800V)或者HER308(3A 1000V)進(jìn)行代換。對(duì)于150W以下功率的 車載逆變器，其中的快恢復(fù)二極管 HER30旳以用BYV26C或者最容易購買到的 FR107進(jìn)行代換。BYV26C為1A、600V的快恢復(fù)整流二極管，其反向恢復(fù)時(shí)間 Trr=30ns ; FR107為1A、1000V的快恢復(fù)整

18、流二極管，其反向恢復(fù)時(shí)間 =100ns。 從器件的反向恢復(fù)時(shí)間這一參數(shù)指標(biāo)考慮，代換時(shí)選用BYV26C更為合適些。TL494CN、KA7500C為PWM!制芯片。對(duì)目前市場上的各種車載逆變器產(chǎn)品 進(jìn)行剖析可以發(fā)現(xiàn)，有的車載逆變器產(chǎn)品中使用了兩只TL494CN芯片，有的是使用了兩只KA7500C芯片，還有的是兩種芯片各使用了一只，更為離奇的是， 有的產(chǎn)品中居然故弄玄虛，將其中的一只TL494CN或者KA7500C芯片的標(biāo)識(shí)進(jìn)行了打磨，然后標(biāo)上各種古怪的芯片型號(hào)，讓維修人員倍感困惑。實(shí)際上只要 對(duì)照芯片的外圍電路一看，就知道所用的芯片必定是TL494CN或者KA7500C經(jīng)仔細(xì)查閱、對(duì)比TL494CN KA7500C兩種芯片的原廠pdf資料，發(fā)現(xiàn)這兩 種芯片的外部引腳排列