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    自制12v逆变器电路图
  • 自制12v逆变器电路图
  •   发布日期: 2021-12-02  浏览次数: 2,722

    12V转交流220V逆变器工作原理

     今天我们来介绍一款逆变器(见图1)主要由MOS场效应管,普通电源变压器构成。其输出功率取决于MOS场效应管和电源变压器的功率,免除了烦琐的变压器绕制,适合电子爱好者业余制作中采用。下面介绍该变压器的工作原理及制作过程。

     

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      电路图(1)

      工作原理:

      这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。

      一、方波的产生

      这里采用CD4069构成方波信号发生器。电路中R1是补偿电阻,用于改善由于电源电压的变化而引起的震荡频率不稳。电路的震荡是通过电容C1充放电完成的。其振荡频率为f=1/2.2RC。图示电路的最大频率为:fmax=1/2.2x103x2.2x10—6=62.6Hz,最小频率为fmin=1/2.2x4.3x103x2.2x10—6=48.0Hz。由于元件的误差,实际值会略有差异。其它多余的发相器,输入端接地避免影响其它电路。

     

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      图2

      二、 场效应管驱动电路。

      由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V,为充分驱动电源开关电路,这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V。如图3所示。

     

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      图3

      三、 场效应管电源开关电路。

      场效应管是该装置的核心,在介绍该部分工作原理之前,先简单解释一下MOS场效应管的工作原理。

      MOS场效应管也被称为MOS FET,即Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor(金属氧化物半导体场效应管)的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的是增强型MOS场效应管,其内部结构见图4。它可分为NPN型和PNP型。NPN型通常称为N沟道型,PNP型通常称P沟道型。由图可看出,对于N沟道型的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上,同样对于P沟道的场效应管其源极和漏极则接在P型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管,其输出电流是由输入的电压(或称场电压)控制,可以认为输入电流极小或没有输入电流,这使得该器件有很高的输入阻抗,同时这也是我们称之为场效应管的原因。

     

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      图4

      为解释MOS场效应管的工作原理,我们先了解一下仅含一个P—N结的二极管的工作过程。如图5所示,我们知道在二极管加上正向电压(P端接正极,N端接负极)时,二极管导通,其PN结有电流通过。这是因在P型半导体端为正电压时,N型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的P型半导体端,而P型半导体端内的正电子则朝N型半导体端运动,从而形成导通电流。同理,当二极管加上反向电压(P端接负极,N端接正极时,这时在P型半导体端为负电压,正电子被聚集在P型半导体端,负电子则聚集在N型半导体端,电子不移动,其PN结没有电流流过,二极管截止。

     

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      图 5

      对于场效应管(图6),在栅极没有电压时,有前面的分析可知,在源极与漏极之间不会有电流流过,此时场效应管处于截止状态(图6a)。当有一个正电压加在N沟道的MOS场效应管栅极上时,由于电场的作用,此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极,但由于氧化膜的阻挡,使得电子聚集在两个N沟道之间的P型半导体中(见图6b),从而形成电流,使源极和漏极之间导通。我们也可以想象为两个N型半导体之间为一条沟,栅极电压的建立相当于为他们之间搭了一座桥梁,该桥梁的大小由栅压决定。图8给出了P沟道场效应管的工作过程,其工作原理类似这里就不再重复。

     

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    了解了以上原理后,我们可以学着自己动手做

    自制逆变器12v变220v电路图
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    逆变器原理图中有一个12V的电机,还有一款220V转12V的变压器,还有一个电源在9-12V,我们最好选用12V的电源,没错你没看错只需要这几个元件,至于为什么选择12V的电机呢?我们选用的变压器本来就是12V转220V的,所以最好在变压器的输入端是12V的交流电,如果选用电机电压较小,有可能由于电源电压太高把电机给烧掉,太大的话,可能12伏电源还不能让这个电机转动,这就达不到目的了,其实选用12V的电机还可以保障我们能够得到接近12V的交流电。
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    大家最关心的可能是这个电机为什么能够做一个逆变器,其实说白了,逆变器就是把直流电变成交流电,最后再经过变压器升压得到想要的电压,比如我们这篇文章是想得到接近220V的交流电压,变压器是能够给交流电进行升压,直流电却不行,所以这里电机的作用就是把直流电变成交流电,至于为什么电机能够把直流电变成交流电呢?其实这和电机内部结构有关,电动机线圈每当跃过平衡位置时就会改变电流方向,这个知识点在高中物理课本上出现过,老师应该都讲过,所以直流电流经电机后能够很容易地变成交流电。
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    连好所有的线路在变压器的输出端接个220V的灯泡就可以了,像视频中制作逆变器的方法,虽说制作方法很简单,但是功率不会很大,所以为了能够获得比较好的效果,我们最好接个小功率的LED灯来测试一下,如果想要大功率可以采用大功率的三极管来做,如果大家比较感兴趣的话,抽时间还会分享一下大功率的逆变器的制作方法。
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    上图就是实际检测效果图,当电源连在电机两端时电机就会转动,同时我们还可以看到LED灯变亮,有的LED灯输入电压范围可能会比较广,所以不止12V电压能够带动这个220V的LED灯,很有可能比这个电压小的电源也能带动LED灯,比如9V干电池做电源,不过这个得以实际测试结果为准。


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