自制逆变电源电路图

　　自制逆变电源电路图

　　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。

　　电路图（1）

　　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。

　　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。

　　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MOSFET，即MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor（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。

　　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。

　　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）。［WwW.NiUbB.NeT］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。

　　图6

　　下面简述一下用C—MOS场效应管（增强型MOS场效应管）组成的应用电路的工作过程（见图7）。［Www.nIuBb.nET）电路将一个增强型P沟道MOS场校官和一个增强型N沟道MOS场效应管组合在一起使用。当输入端为底电平时，P沟道MOS场效应管导通，输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时，N沟道MOS场效应管导通，输出端与电源地接通。在该电路中，P沟道MOS场效应管和N沟道场效应管总是在相反的状态下工作，其相位输入端和输出端相反。通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响，使得栅压在还没有到0V，通常在栅极电压小于1V到2V时，MOS场效应管即被关断。不同场效应管关断电压略有不同。也以为如此，使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。

　　图7

　　以上分析我们可以画出原理图中MOS场效应管部分的工作过程（见图8）。（WwW.niuBB.neT］工作原理同前所述，这种低电压、大电流、频率为50Hz的交变信号通过变压器的低压绕组时，会在变压器的高压侧感应出高压交流电压，完成直流到交流的转换。这里需要注意的是，在某些情况下，如振荡部分停止工作时，变压器的低压侧有时会有很大的电流通过，所以该电路的保险丝不能省。

　　自制2n3055逆变电路图

　　2N3055是一款大功率的NPN三极管，集电极所能通过的最大电流Ic为15A，集电极和发射极之间的最大耐压为60V，铁壳封装，安装方式为底座安装。使用一个NPN三极管可以搭建一个比较简单的逆变电路，但是不推荐使用。用2N3055所实现的逆变电路如下图所示。

　　上图中，按键KEY13按下后，输出端有逆变波形输出。需要注意的是，要合理的设计电阻R146和R147的参数，确保初始条件下三极管基极端的对地电位是一致的，这样可以保证方波的对称性。所使用的变压器，输入侧有中间抽头，接至直流电压。逆变波形的频率由电容和变压器共同决定。

　　三极管2N3055的电气符号和3D图如下图所示。

　　下图是铁壳底座安装的2N3055的实物图，生产厂家为ST。

　　如果对逆变后的波形要求非常高建议选用现成逆变器或者使用桥式电路搭建。