車載逆變器的電路原理及維修

1、車載逆變器的電路原理及維修一市場上常見樣式車裁逆變器產(chǎn)品的要緊指標(biāo)輸入電壓：DC10V：輸出電壓：AC200V220V±10%；輸出頻率：50Hz±5%：輸出功率：70W150W；轉(zhuǎn)換效率：大于85%：逆變工作頻率：30kHz50kHz。二常見車載逆變器產(chǎn)品的電路圖及工作原理目前巾.場上銷售量最大、最多見的車載逆變器的輸出功率為70W150W,逆變器電路中要緊采納TL494或KA7500芯片為主的脈寬調(diào)制電路。一款最多見的車載逆變器電路原理圖見圖1。車載逆變器的整個電路大體上可分為兩大部分，每部分各采用一只TL494或KA7500芯片組成控制電路，其中第一部分電路的作用是將

2、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。 2VC14Q Qr3o圖1X/CXAC?XAC11 .車載逆變器電路工作原理圖1電路中，由芯片IC1及其外國電路、三極管VT一、VT3、MOS功率管VT二、VT4和變壓器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VT五、VT八、MOS功率管VT六、VT7>VT九、VT10

3、和220V/50kHz整流、濾波電路VD5-VD八、C12等一起組成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交流電供各類便攜式電器利用。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0-70,極限工作電源電壓為7V40V,最高工作頻率為300kHzoTL494芯片內(nèi)置有5V基準(zhǔn)源，穩(wěn)壓精度為5V±5%,負(fù)載能力為10mA,并通過其14腳進(jìn)行輸出供外

4、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)動能力。TL494芯片的內(nèi)部電路如圖2所示。輸出控制。時阻d力時容船同 定電 定電死岫振德器0.12V死區(qū)B寸間脈宛調(diào)制:_"匕|卜蟲隹器0.7mA比較器1比較器2L&D。觸震器>CLK Q34V06O66同相反相反慚反相同相基準(zhǔn)GND輸入輸入輸入輸入輸人輸出圖2圖1電路中IC1的15腳外圍電路的RI、C1組成上電軟啟動電路。上電時電容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，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，保證下次上電時的軟啟動電

5、路正常工作。IC1的15腳外圍電路的RI、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。300Q范圍內(nèi)任選,適當(dāng)選大些可提高過熱保護(hù)電路啟動的靈敏度。熱敏電阻Rt安裝時要緊貼于M0S功率開關(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腳的對地電壓值U是一個比較重要的參數(shù)，圖1電路中UVccXR24-(Rl+Rt+R2)V,常溫下的計算值為X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，M0S功率管VT2或V

6、T4的溫升大幅提高，熱敏電阻Rt的阻值超過約4kC時，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)，致使芯片內(nèi)部的PWM比較器、“或”門以及“或非”門的輸出均發(fā)生翻轉(zhuǎn)，輸出級三極管VT1和三極管VT2均轉(zhuǎn)為截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)IC1內(nèi)的兩只功率輸出管截止時，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、VDKC2、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)電路的啟動門限電壓值，VD1、C2、R6還組

7、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)電路就會啟動并維持一段時間，以確保后級功率輸出管的安全?？紤]到汽車行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腳外闈電路的C3、R5是構(gòu)成上電軟啟動時間維持以及電路保護(hù)狀態(tài)維持的關(guān)鍵性電路，實際上不管是電路軟啟動的控制還是保護(hù)電路的啟動控制，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)電路啟動時，IC1的3腳為高電平。當(dāng)IC1的3腳為高電平時，將對電容C3充電。這導(dǎo)致保護(hù)電路啟動的誘因消失后，C3通過R5放電，因放電所需時間較長，使得電路的保護(hù)狀態(tài)仍得以維持一段時間。

8、當(dāng)IC1的3腳為高電平時，還將沿R8、VD4對電容C7進(jìn)行充電，同時將電容C7兩端的電壓提供給IC2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，將抬高芯片內(nèi)死區(qū)時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)，其后級的M0S管VT6和VT9將因柵極無正偏壓而都處于截止?fàn)顟B(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)制器的定時元件，所決定的脈寬調(diào)制頻率為fosc=XkHz50kHzo即電

9、路中的三極管VT1.VT2,VT3、VT4、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，其初級匝數(shù)為20X2,次級匝數(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)制器的定時元件，所決定的脈寬調(diào)制頻率為fosc=4-(C8XR14)=-?X220)kHz50HzoR29、R30、R27、Cll.VDZ2組成XAC插座220V輸出端的過壓保護(hù)電路，當(dāng)輸出電壓過高時將導(dǎo)致穩(wěn)壓管VDZ2擊穿,使IC2的4腳對地電壓上升，芯片IC2內(nèi)的保護(hù)電路動作，切斷輸出。車載逆變器電路中的M0

10、S管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，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。附表用E件代，MEC122uF/16VVD13IN4I48RI2470kC247uF/l6VVD14FRIO?R14220kC347uF/l6VVDZl15V/O.JWR0R1610kC4472VDZ2JOV/O.JWR174K7C522WuF/l6VICLIC2TL4XCN或KA75O0CR18、R19IkC647uF/16VICUIC2TL494CN«KA7$OOCR20

11、Sk3C747uF/l6VVTI.VT3SS8S5OR214k7C8104VT2.VT41RFZ48NR22IkC9103VgVT7IRF74OAR231限C10103VT5,VT8KSP44R24、R254k7CHO.22uFVT9.VTIOIRF74OARZ6IkC1210UF/400VRI36kR2718kCI310uF/50V_R239kR28ikiCJ4IW/iWOVR3|O0kR29.R3。100kC1510uF/50VR4270RtVDI-VD41N4M8R5100kVD5-VD8HER306R64k7VD9-Vbll1N4148R74k3VD12FRIO7R8-R1I4k7三.

12、車載逆變器產(chǎn)品的維修要點由于車載逆變器電路一樣都具有上電軟啟動功能，因此在接通電源后要等5s-30s后才會有交流220V的輸出，同時LED指示燈點亮。當(dāng)LED指示燈不亮?xí)r，那么說明逆變電路沒有工作。當(dāng)接通電源30s以上，LED指示燈還沒有點亮?xí)r，則需要測量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：若經(jīng)測量XAC輸出插座處的交流電壓值為0,則說明故障原因為逆變器前級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。判斷芯片IC1內(nèi)部保護(hù)電路是否啟動的方法是：用萬用表的直流電壓擋測量芯片IC1的3腳對地直流電壓值，若該電壓

13、在IV以上則說明芯片內(nèi)部的保護(hù)電路已經(jīng)啟動了，否則說明故障原因是非保護(hù)電路動作所致o若芯片IC1的3腳對地電壓值在IV以上，表明芯片內(nèi)部的保護(hù)電路已啟動時，需進(jìn)一步用萬用表的直流電壓擋測試芯片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腳對地直流電壓應(yīng)高于16腳對地直流電壓，2腳對地的直流電壓應(yīng)高于1腳對地的直流電壓，只有當(dāng)這兩個條件同時得到滿足時，芯片IC1的3腳對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)某測試電壓不滿足上述關(guān)系時，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)品的要緊元器

14、件參數(shù)及代換圖1電路中的要緊器件有驅(qū)動管SS8550、KSP44,XOS功率開關(guān)管IRFZ48X、IRF740A,快恢復(fù)整流二極管HER306和PWM操縱芯片TL494CN(或KA7500C)»SS8550為TO-92形式封裝的PNP型三極管。其引腳電極的識別方法是，當(dāng)而向三極管的印字標(biāo)識而時，引腳1為發(fā)射極E、2為基極B、3為集電極C。SS8550的主要參數(shù)指標(biāo)為：BVCB0=-40V,BVCEO=-25V,VCE(S)=，VBE(ON)=,fT=200MHz,ICM=,PCM=1W,TJ=150,hFE=85160(B)、120200(C)、160300(D)。與T0-92形式封

15、裝的SS8550相對應(yīng)的表貼器件型號為S8550LTL其封裝形式為S0T-23。SS8550為目前市場上較為常見、易購的三極管，價格也比較便宜，單只售價僅元左右。KSP44為T0-92形式封裝的NPN型三極管。其引腳電極的識別方法是，當(dāng)面向三極管的印字標(biāo)識而時，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：BVCB0=500V,BVCEO=400V,VCE(S)=,VBE(ON)二，ICM=300mA,PCM=,TJ=150,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，可用日光燈電路中常用的三極管KSE13001進(jìn)行代換。

16、KSE13001為FAIRCHILD公司產(chǎn)品，主要參數(shù)為BVCB0=400V,BVCEO=400V,ICM=100mA,PCM=，hFE=4080。KSE13001的封裝形式雖然同樣為T0-92,但其引腳電極的排序卻與KSP44不同，這一點在代換時要特別注意。KSE13001引腳電極的識別方法是，當(dāng)而向三極管的印字標(biāo)識面時，其引腳電極1為基極B、2為賀電極C、3為發(fā)射極E。IRFZ48N為T0-220形式封裝的N溝道增強(qiáng)型MOS快速功率開關(guān)管。其引腳電極排序1為柵極G、2為漏極D、3為源極SeIRFZ48N的主要參數(shù)指標(biāo)為:VDss=55V,ID=66A,Ptot=140W,TJ=175,RD

17、S(ON)W16mQ,當(dāng)IRFZ48N損壞無法買到時，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IRF3205進(jìn)行代換。IRF3205的主要參數(shù)為VDss=55V,ID=110A,RDS(ON)<8mQ。其市場售價僅為每只3元左右。IRF74OA為T0-220形式封裝的N溝道增強(qiáng)型MOS快速功率開關(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=1OA,Ptot=120W,RDS(ON)<550mQo當(dāng)IRF740A損壞無法買到時，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IRF74

18、0B、IRF740或IRF730進(jìn)行代換。IRF740、IRF740B的主要參數(shù)與IRF740A完全相同。IRF730的主要參數(shù)為VDSS=400V,ID=，RDS(ON)W1Q0其中IRF73O的參數(shù)雖然與IRF740系列的相比略差，但對于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)時間Trr=100ns,可用HER307(3A.800V)或者HER308(3A、1000V)進(jìn)行代換。對于150W以下功率的車載逆變器，其中的快恢復(fù)二極管HER306可以用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)時間Trr=30ns：FR107為1A、1000V的快恢復(fù)整流二極管