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1、300W车载逆变器电路图2008-03-28 12:14一市场上常见款式车载逆变器产品的主要指标输入电压：DC10V14.5V;输出电压：AC200V220V 10% ;输出频率: 50Hz土 5%;输出功率：70W150W 转换效率：大于85% ;逆变工作频率： 30kHz 50kHz。二 常见车载逆变器产品的电路图及工作原理目前市场上销售量最大、最常见的车载逆变器的输出功率为70W- 150V,逆变器电路中主要采用TL494或KA7500芯片为主的脉宽调制电路。一款最常见 的车载逆变器电路原理图见图1。车载逆变器的整个电路大体上可分为两大部分，每部分各采用一只TL494或KA7500芯片组
2、成控制电路，其中第一部分电路的作用是将汽车电瓶等提供的 12V直流电，通过高频PWM脉宽调制）开关电源技术转换成30kHz 50kHz、220V 左右的交流电；第二部分电路的作用则是利用桥式整流、滤波、脉宽调制及开 关功率输出等技术，将 30kHz50kHz、220V左右的交流电转换成 50Hz、220V 的交流电。1.车载逆变器电路工作原理a.*卜EM-I卜t fIHan RHJ*1图1电路中，由芯片IC1及其外围电路、三极管VT1、VT3 MOS功率管VT2 VT4以及变压器T1组成12V直流变换为220V/50kHz交流的逆变电路。由芯片 IC2及其外围电路、三极管 VT5 VT8 MO
3、S功率管VT6 VT7 VT9 VT10以及 220V/50kHz整流、滤波电路 VD5-VD8 C12等共同组成220V/50kHz高频交流 电变换为220V/50HZ工频交流电的转换电路，最后通过XAC插座输出220V/50HZ 交流电供各种便携式电器使用。图1中IC1、IC2采用了 TL494CN或KA7500C芯片，构成车载逆变器的核 心控制电路。TL494CN是专用的双端式开关电源控制芯片，其尾缀字母CN表示芯片的封装外形为双列直插式塑封结构，工作温度范围为OC-70C，极限工作电源电压为7V40V,最高工作频率为300kHz。TL494芯片内置有5V基准源，稳压精度为5 V 5%，
4、负载能力为10mA 并通过其14脚进行输出供外部电路使用。TL494芯片还内置2只NPN功率输出 管，可提供500mA的驱动能力。TL494芯片的内部电路如图2所示。图1电路中IC1的15脚外围电路的R1、C1组成上电软启动电路。上电时 电容C1两端的电压由0V逐步升高，只有当C1两端电压达到5V以上时，才允 许IC1内部的脉宽调制电路开始工作。当电源断电后，C1通过电阻R2放电，保证下次上电时的软启动电路正常工作。IC1 的15脚外围电路的R1、Rt、R2组成过热保护电路，Rt为正温度系数 热敏电阻，常温阻值可在150 Q300Q范围内任选，适当选大些可提高过热 保护电路启动的灵敏度。热敏电
5、阻Rt安装时要紧贴于MO助率开关管VT2或VT4的金属散热片上， 这样才能保证电路的过热保护功能有效。IC1 的15脚的对地电压值U是一个比较重要的参数，图1电路中U VccX R2- (R1+Rt+R2)V,常温下的计算值为 U6.2V。结合图1、图2可知， 正常工作情况下要求 IC1 的 15脚电压应略高于 16脚电压(与芯片 14脚相连为 5V)，其常温下6.2V的电压值大小正好满足要求，并略留有一定的余量。当电路工作异常，MO功率管VT2或VT4的温升大幅提高，热敏电阻 Rt的 阻值超过约4kQ时，IC1内部比较器1的输出将由低电平翻转为高电平，IC1 的3脚也随即翻转为高电平状态，致
6、使芯片内部的PWM:匕较器、“或”门以及“或非”门的输出均发生翻转，输出级三极管 VT1和三极管VT2均转为截止状 态。当IC1内的两只功率输出管截止时，图1电路中的VT1、VT3将因基极为低 电平而饱和导通，VT1、VT3导通后，功率管VT2和VT4将因栅极无正偏压而处 于截止状态，逆变电源电路停止工作。IC1 的1脚外围电路的VDZ1 R5 VD1 C2 R6构成12V输入电源过压保 护电路，稳压管VDZ1的稳压值决定了保护电路的启动门限电压值，VD1 C2R6还组成保护状态维持电路，只要发生瞬间的输入电源过压现象，保护电路就 会启动并维持一段时间，以确保后级功率输出管的安全。考虑到汽车行
7、驶过程 中电瓶电压的正常变化幅度大小，通常将稳压管VDZ1的稳压值选为15V或16V较为合适。IC1 的3脚外围电路的C3 R5是构成上电软启动时间维持以及电路保护状 态维持的关键性电路，实际上不管是电路软启动的控制还是保护电路的启动控 制，其最终结果均反映在 IC1 的 3脚电平状态上。电路上电或保护电路启动时， IC1的3脚为高电平。当IC1的3脚为高电平时，将对电容 C3充电。这导致保 护电路启动的诱因消失后，C3通过R5放电，因放电所需时间较长，使得电路 的保护状态仍得以维持一段时间。当IC1的3脚为高电平时，还将沿R8 VD4对电容C7进行充电，同时将电 容C7两端的电压提供给IC2
8、的4脚，使IC2的4脚保持为高电平状态。从图2 的芯片内部电路可知，当 4 脚为高电平时，将抬高芯片内死区时间比较器同相 输入端的电位，使该比较器输出保持为恒定的高电平，经“或”门、“或非” 门后使内置的三极管VT1和三极管VT2均截止。图1电路中的VT5和VT8处于 饱和导通状态，其后级的MOS管VT6和VT9将因栅极无正偏压而都处于截止状 态，逆变电源电路停止工作。IC1 的5脚外接电容C4(472)和6脚外接电阻R7(4k3)为脉宽调制器的定时 元件，所决定的脉宽调制频率为 fosc=1.1 - (0.0047 x4.3)kHz50kHz。即电 路中的三极管VT1、VT2 VT3 VT4
9、变压器T1的工作频率均为50kHz左右， 因此T1应选用高频铁氧体磁芯变压器，变压器 T1的作用是将12V脉冲升压为 220V的脉冲，其初级匝数为20X 2,次级匝数为380。IC2 的5脚外接电容C8(104)和6脚外接电阻R14(220k)为脉宽调制器的定 时元件，所决定的脉宽调制频率为fosc=1.1宁(C8X R14)=1.1 - (0.1 X 220)kHz 50Hz=R29、R30 R27 C11、VDZ2组成XACf座220V输出端的过压保护电路， 当输出电压过高时将导致稳压管 VDZ2击穿，使IC2的4脚对地电压上升，芯片 IC2内的保护电路动作，切断输出。车载逆变器电路中的M
10、OSt VT2、VT4有一定的功耗，必须加装散热片，其 他器件均不需要安装散热片。当车载逆变器产品持续应用于功率较大的场合时， 需在其内部加装12V小风扇以帮助散热。2.电路中的元器件参数电路中各元器件的参数列于附表 三. 车载逆变器产品的维修要点 由于车载逆变器电路一般都具有上电软启动功能，因此在接通电源后要等 5s-30s后才会有交流220V的输出，同时LED指示灯点亮。当LED指示灯不亮 时，则表明逆变电路没有工作。当接通电源30s以上，LED指示灯还没有点亮时，则需要测量 XAC输出插 座处的交流电压值，若该电压值为正常的220V左右，则说明仅仅是LED指示灯 部分的电路出现了故障；若
11、经测量 XAC俞出插座处的交流电压值为0,则说明 故障原因为逆变器前级的逆变电路没有工作，可能是芯片 IC1 内部的保护电路 已经启动。判断芯片 IC1 内部保护电路是否启动的方法是：用万用表的直流电压挡测 量芯片IC1的3脚对地直流电压值，若该电压在1V以上则说明芯片内部的保护 电路已经启动了，否则说明故障原因是非保护电路动作所致。若芯片IC1的3脚对地电压值在1V以上，表明芯片内部的保护电路已启动 时，需进一步用万用表的直流电压挡测试芯片 IC1 的 15、16脚之间的直流电压， 以及芯片 IC1 的 1、2脚之间的直流电压。正常情况下，图 1电路中芯片 IC1 的 15脚对地直流电压应高
12、于 16脚对地直流电压， 2脚对地的直流电压应高于 1脚 对地的直流电压，只有当这两个条件同时得到满足时，芯片 IC1 的 3脚对地直 流电压才能为正常的0V左右，逆变电路才能正常工作。若发现某测试电压不满 足上述关系时，只需按相应支路去查找故障原因，即可解决问题。四. 车载逆变器产品的主要元器件参数及代换图1电路中的主要器件有驱动管 SS855Q KSP44MOS功率开关管IRFZ48N IRF740A,快恢复整流二极管 HER30及PWM空制芯片TL494CN或KA7500C。SS8550为TO-92形式封装的PNP型三极管。其引脚电极的识别方法是，当 面向三极管的印字标识面时，引脚 1为
13、发射极E、2为基极B、3为集电极CoSS8550 的主要参数指标为： 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)。与TO-92形式封装的SS8550相对应的表贴器件型号为 S8550LT1,其封装 形式为 SOT-23oSS8550 为目前市场上较为常见、易购的三极管，价格也比较便宜，单只售 价仅0.3元左右。KSP44为TO-92形式封装的NPN型三极管。其引脚电极的识别方法是，当 面向三极
14、管的印字标识面时，其引脚 1 为发射极 E、 2为基极 B、 3为集电极 C。KSP44 的主要参数指标为： BVCBO=500V BVCEO=400VVCE(S)=0.5V ， VBE(ON)=0.75V ，ICM=300mA， PCM=0.625W TJ=150C，hFE=40200。KSP44为电话机中常用的高压三极管，当 KSP44损坏而无法买到时，可用 日光灯电路中常用的三极管 KSE13001进行代换。KSE1300伪FAIRCHILD公司 产品，主要参数为 BVCBO=400，VBVCEO=400，VICM=100m，APCM=0.6W， hFE=40 80o KSE13001的
15、封装形式虽然同样为TO-92,但其引脚电极的排序却与 KSP44 不同，这一点在代换时要特别注意。KSE13001引脚电极的识别方法是，当面向三极管的印字标识面时，其引脚电极 1 为基极 B、 2为集电极 C、 3为发射极 E。IRFZ48N为TO-220形式封装的N沟道增强型MO欲速功率开关管。其引脚 电极排序1为栅极G 2为漏极D 3为源极So IRFZ48N的主要参数指标为： VDss=55V ID=66A, Ptot=140W, TJ=175C，RDS(ON16mQ。当IRFZ48N损坏无法买到时，可用封装形式和引脚电极排序完全相同的 N 沟道增强型MO祈关管IRF3205进行代换。I
16、RF3205的主要参数为VDss=55V ID=110A, RDS(ON8mQ。其市场售价仅为每只 3元左右。IRF740A 为TO-220形式封装的N沟道增强型MO欲速功率开关管。其引脚 电极排序 1 为栅极 G、 2 为漏极 D、 3 为源极 S。IRF740A 的主要参数指标为： VDSS=400V ID=10A，Ptot=120W ， RDS(ON550m。当IRF740A损坏无法买到时，可用封装形式和引脚电极排序完全相同的N沟道增强型 MOS开关管IRF740B IRF740或IRF730进行代换。IRF740、IRF740B 的主要参数与IRF740A完全相同。IRF730的主要参数为 VDSS=400V ID=5.5A, RDS
