車載電源逆變器

車載電源逆變器

車載電源逆變器專為移動場合設計,將車船直流電轉化為需要的交流電,可廣泛套用於機車上空調、微波爐、電飯煲、熱水器、冰櫃等設備的交流供電,內燃機車空調電力機車交流動力供電,輪船、漁船、遊艇、艦艇客運汽車、vcd、筆記本電腦、各種車輛交流供電電源 及特種車輛(坦克、裝甲車)和艦載機等交流供電。 適合生產車間做移動配料車的交流電動機作供電電源使用,也可以做輪船供電電源等使用。

基本介紹

  • 中文名:車載電源逆變器
  • 輸入電壓:dc 10v~14.5v;
  • 輸出電壓:ac 200v~220v±10%;
  • 輸出頻率:50hz±5%;
特點,參數,工作原理,使用維護,

特點

◆ 電路結構緊湊,高效率、防震動;
◆ 純正弦波輸出,波形純淨穩定;
◆ 隔離變壓器輸出,安全可靠;
◆ 全橋電路結構,適用於任何負載;
◆ 開機軟啟動設定,具有完善的保護功能

參數

市場上常見款式車載逆變器產品的主要指標  輸入電壓:dc 10v~14.5v;  輸出電壓:ac 200v~220v±10%;  輸出頻率:50hz±5%;  輸出功率:70w ~150w;  轉換效率:大於85%;  逆變工作頻率:30khz~50khz。

工作原理

常見的車載電源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,每部分各採用一隻tl494或ka7500晶片組成控制電路,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 (脈寬調製)開關電源技術轉換成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、脈寬調製及開關功率輸出等技術,將30khz~50khz、220v左右的交流電轉換成50hz、220v的交流電。
1.車載逆變器電路工作原理  圖1電路中,由晶片ic1及其外圍電路、三極體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。由晶片ic2及其外圍電路、三極體vt5、vt8、mos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工頻交流電的轉換電路,最後通過xac插座輸出220v/50hz交流電供各種攜帶型電器使用。  圖1中ic1、ic2採用了tl494cn(或ka7500c)晶片,構成車載逆變器的核心控制電路。tl494cn是專用的雙端式開關電源控制晶片,其尾綴字母cn表示晶片的封裝外形為雙列直插式塑封結構,工作溫度範圍為0℃-70℃,極限工作電源電壓為7v~40v,最高工作頻率為300khz。  tl494晶片內置有5v基準源,穩壓精度為5 v±5% ,負載能力為10ma,並通過其14腳進行輸出供外部電路使用。tl494晶片還內置2隻npn功率輸出管,可提供500ma的驅動能力。tl494晶片的內部電路如圖2所示。
圖1電路中ic1的15腳外圍電路的r1、c1組成上電軟啟動電路。上電時電容c1兩端的電壓由0v逐步升高,只有當c1兩端電壓達到5v以上時,才允許ic1內部的脈寬調製電路開始工作。當電源斷電後,c1通過電阻r2放電,保證下次上電時的軟啟動電路正常工作。  ic1的15腳外圍電路的r1、rt、r2組成過熱保護電路,rt為正溫度係數熱敏電阻,常溫阻值可在150 Ω~300Ω範圍內任選,適當選大些可提高過熱保護電路啟動的靈敏度。  熱敏電阻rt安裝時要緊貼於mos功率開關管vt2或vt4的金屬散熱片上,這樣才能保證電路的過熱保護功能有效。  ic1的15腳的對地電壓值u是一個比較重要的參數,圖1電路中u≈vcc×r2÷ (r1+rt+r2)v,常溫下的計算值為u≈6.2v。結合圖1、圖2可知,正常工作情況下要求ic1的15腳電壓應略高於16腳電壓(與晶片14腳相連為5v),其常溫下6.2v的電壓值大小正好滿足要求,並略留有一定的餘量。  當電路工作異常,mos功率管vt2或vt4的溫升大幅提高,熱敏電阻rt的阻值超過約4kΩ時,ic1內部比較器1的輸出將由低電平翻轉為高電平,ic1的3腳也隨即翻轉為高電平狀態,致使晶片內部的pwm 比較器、“或”門以及“或非”門的輸出均發生翻轉,輸出級三極體vt1和三極體vt2均轉為截止狀態。當ic1內的兩隻功率輸出管截止時,圖1電路中的vt1、vt3將因基極為低電平而飽和導通,vt1、vt3導通後,功率管vt2和vt4將因柵極無正偏壓而處於截止狀態,逆變電源電路停止工作。  ic1的1腳外圍電路的vdz1、r5、vd1、c2、r6構成12v輸入電源過壓保護電路,穩壓管vdz1的穩壓值決定了保護電路的啟動門限電壓值,vd1、c2、r6還組成保護狀態維持電路,只要發生瞬間的輸入電源過壓現象,保護電路就會啟動並維持一段時間,以確保後級功率輸出管的安全。考慮到汽車行駛過程中電瓶電壓的正常變化幅度大小,通常將穩壓管vdz1的穩壓值選為15v或16v較為合適。  ic1的3腳外圍電路的c3、r5是構成上電軟啟動時間維持以及電路保護狀態維持的關鍵性電路,實際上不管是電路軟啟動的控制還是保護電路的啟動控制,其最終結果均反映在ic1的3腳電平狀態上。電路上電或保護電路啟動時,ic1的3腳為高電平。當ic1的3腳為高電平時,將對電容c3充電。這導致保護電路啟動的誘因消失後,c3通過r5放電,因放電所需時間較長,使得電路的保護狀態仍得以維持一段時間。  當ic1的3腳為高電平時,還將沿r8、vd4對電容c7進行充電,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。從圖2的晶片內部電路可知,當4腳為高電平時,將抬高晶片內死區時間比較器同相輸入端的電位,使該比較器輸出保持為恆定的高電平,經“或”門、“或非”門後使內置的三極體vt1和三極體vt2均截止。圖1電路中的vt5和vt8處於飽和導通狀態,其後級的mos管vt6和vt9將因柵極無正偏壓而都處於截止狀態,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)為脈寬調製器的定時元件,所決定的脈寬調製頻率為 fosc=1.1÷ (0.0047×4.3)khz≈50khz。即電路中的三極體vt1、vt2、vt3、vt4、變壓器t1的工作頻率均為50khz左右,因此t1應選用高頻鐵氧體磁芯變壓器,變壓器t1的作用是將12v脈衝升壓為220v的脈衝,其初級匝數為20×2,次級匝數為380。  ic2的5腳外接電容c8(104)和6腳外接電阻r14(220k)為脈寬調製器的定時元件,所決定的脈寬調製頻率為 fosc=1.1÷ (c8×r14)=1.1÷(0.1×220)khz≈50hz。  r29、r30、r27、c11、vdz2組成xac插座220v輸出端的過壓保護電路,當輸出電壓過高時將導致穩壓管vdz2擊穿,使ic2的4腳對地電壓上升,晶片ic2內的保護電路動作,切斷輸出。  車載電源逆變器電路中的mos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。當車載逆變器產品持續套用於功率較大的場合時,需在其內部加裝12v小風扇以幫助散熱。

使用維護

1、由於車載電源逆變器電路一般都具有上電軟啟動功能,因此在接通電源後要等5s-30s後才會有交流220v的輸出,同時led指示燈點亮。當led指示燈不亮時,則表明逆變電路沒有工作。  2、當接通電源30s以上,led指示燈還沒有點亮時,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了故障;若經測量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,可能是晶片ic1內部的保護電路已經啟動。  3、判斷晶片ic1內部保護電路是否啟動的方法是:用萬用表的直流電壓擋測量晶片ic1的3腳對地直流電壓值,若該電壓在1v以上則說明晶片內部的保護電路已經啟動了,否則說明故障原因是非保護電路動作所致。  4、 若晶片ic1的3腳對地電壓值在1v以上,表明晶片內部的保護電路已啟動時,需進一步用萬用表的直流電壓擋測試晶片ic1的15、16腳之間的直流電壓,以及晶片ic1的1、2腳之間的直流電壓。正常情況下,圖1電路中晶片ic1的15腳對地直流電壓應高於16腳對地直流電壓,2腳對地的直流電壓應高於1腳對地的直流電壓,只有當這兩個條件同時得到滿足時,晶片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。若發現某測試電壓不滿足上述關係時,只需按相應支路去查找故障原因,即可解決問

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