逆變器也瘋狂！場效應(yīng)電源制作過程及電路分析

本文介紹的逆變器(見圖1)主要由MOS 場效應(yīng)管，普通電源變壓器構(gòu)成。其輸出功率取決于MOS 場效應(yīng)管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(yè)余制作中采用。下面介紹該逆變器的工作原理及制作過程。

1.電路圖

圖1 逆變器系統(tǒng)電路圖

2.工作原理

這里我們將詳細(xì)介紹這個逆變器的工作原理。

2.1. 方波信號發(fā)生器

圖2 方波信號發(fā)生器

這里采用六反相器CD4069構(gòu)成方波信號發(fā)生器。電路中R1是補償電阻，用于改善由于電源電壓的變化而引起的振蕩頻率不穩(wěn)。電路的振蕩是通過電容C1充放電完成的。其振蕩頻率為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.由于元件的誤差，實際值會略有差異。其它多余的反相器，輸入端接地避免影響其它電路。2.2 場效應(yīng)管驅(qū)動電路

圖3 場效應(yīng)管驅(qū)動電路

由于方波信號發(fā)生器輸出的振蕩信號電壓最大振幅為0~5V，為充分驅(qū)動電源開關(guān)電路，這里用TR1、TR2將振蕩信號電壓放大至0~12V。如圖3所示。

2.3 MOS場效應(yīng)管電源開關(guān)電路

下面簡述一下用C-MOS場效應(yīng)管(增強型MOS 場效應(yīng)管)組成的應(yīng)用電路的工作過程(見圖4)。電路將一個增強型P溝道MOS場效應(yīng)管和一個增強型N溝道MOS場效應(yīng)管組合在一起使用。當(dāng)輸入端為低電平時，P溝道MOS場效應(yīng)管導(dǎo)通，輸出端與電源正極接通。當(dāng)輸入端為高電平時，N溝道MOS場效應(yīng)管導(dǎo)通，輸出端與電源地接通。在該電路中，P溝道MOS場效應(yīng)管和N溝道MOS場效應(yīng)管總是在相反的狀態(tài)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。同時由于漏電流的影響，使得柵壓在還沒有到0V，通常在柵極電壓小于1到2V時，MOS場效應(yīng)管既被關(guān)斷。不同場效應(yīng)管其關(guān)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(dǎo)通而造成電源短路。

圖4 MOS場效應(yīng)管電源開關(guān)電路

由以上分析我們可以畫出原理圖中MOS場效應(yīng)管電路部分的工作過程(見圖5)。工作原理同前所述。這種低電壓、大電流、頻率為50Hz的交變信號通過變壓器的低壓繞組時，會在變壓器的高壓側(cè)感應(yīng)出高壓交流電壓，完成直流到交流的轉(zhuǎn)換。這里需要注意的是，在某些情況下，如振蕩部分停止工作時，變壓器的低壓側(cè)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。

MOS場效應(yīng)管電路部分的工作過程3、制作要點

電路板見圖6。所用元器件可參考圖7。逆變器用的變壓器采用次級為12V、電流為10A、初級電壓為220V的成品電源變壓器。P溝道MOS場效應(yīng)管(2SJ471)最大漏極電流為30A，在場效應(yīng)管導(dǎo)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場效應(yīng)管(2SK2956)最大漏極電流為50A，場效應(yīng)管導(dǎo)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(fā)熱量約為2SK2956的4倍。所以在考慮散熱器時應(yīng)注意