图3-4 逆变电路原理图
- 13 -
(1)DC/AC逆变电源部分
图3-5 DC/AC部分电路图
12V直流到220V/50KHZ交流电部分由图3-5中TL494CN芯片IC1控制晶体三极管VT1、VT3和场效应管VT2、VT4,和变压器共同完成。IC1的5脚外接电容C4和6脚外接电阻R7为脉宽调制器的定时元件，脉宽调制频率为F=1.1/(0.047*4.3)KHZ=50KHZ，即IC1控制VT1、VT2、VT3、VT4工作在50KHZ的频率。IC1正向输入时，IC1内置三极管VT1工作在放大状态，VT2工作在截止状态，此时IC1的9脚外围晶体二极管VD3导通，因此场效应管VT2栅极电压达到一定值，VT2为饱和导通状态；当IC1内置三极管VT1工作在截止状态时，IC1的9脚外围晶体二极管VD3截止，VT3基极为低电平，所以VT3为饱和导通
- 14 -
状态，VT3为饱和导通状态时，VT4因栅极无正偏压而处于截止状态，此时直流电经变压器初级线圈上半部分通过VT2接地，经过变压器放大形成上半周期电流。当IC1反向输入时，同理IC1控制场效应管VT2截止、VT4饱和导通，此时直流电经变压器初级线圈下半部分通过VT4接地，经过变压器放大形成下半周期电流。因此，经变压器初级线圈的电流相当于12V/50KHZ的交流电，变压器次级输出为220V/50KHZ交流电。先将12V直流电逆变为12V/50KHZ交流电的目的有2个：一、这样可以将变压器做的很小很轻；二、人耳能听见的最高频率为20KHZ，小于20KHZ人耳将会听见吱吱的声音。
（2）AC/DC逆变部分
图3-6 AC/DC部分电路图
为了满足大功率场效应管VT6、VT9能正常工作，再将220V/50KHZ交流电用桥式整流法逆变为220V支流电，图3-6将完成这部分功能。此部分功能由VD5、VD6、VD7、VD8，C12共同组成桥式整流，利用电容充电快放电慢的特性整流出220V直流电。桥式整流的工作原理是，四个整流二极管组成一个电桥，变压器次级线圈和C12接到电桥的两个对角线位置。当T1输出为正半周期时，二极管VD8和VD5导通，VD6和VD7截止，电流沿VD5经VD8指向电容C12；当T1输出为负半周期时，VD8和VD5截止，VD6和VD7导通状态，电流沿VD6经VD7指向
- 15 -
C12，由于T1输出的2个半周期中经过电容C12的电流方向相同，实现了全波整流， 再利用电容的充电快放电慢的特性，成功将电流整流为直流(220V直流电)。
（3）DC/AC逆变部分
图3-7 DC/AC部分电路图
最后由TL494CN芯片的5脚外接点容C8和6脚外接电阻R14决定脉宽频率为F=1.1÷(0.1×220)KHZ=50HZ控制VT5、VT8、VT6、VT9工作在50HZ的频率下，将220V直流电逆变为220V/50HZ的交流电，图3-7将完成这部分功能。TL494正向时，IC2控制VT5为饱和导通状态，VT8为截止状态，由于VT5为饱和导通状态，则VT6为饱和导通状态。由于VT8处于截止状态，VT9因栅极无正偏压而处于截止状态，同时VT7因栅极无正偏压而处于截止状态，VT10为饱和导通状态。此时220V直流电经VT6沿XAC插座到负载再经VT10接地，形成正半周期电流；反向时，IC2控制VT5为截止状态，VT8为饱和导通状态，由于VT5为截止状态，则VT6因栅极无正偏压而处于截止状态，由于VT8为饱和导通状态，VT9处于饱和导通状态，同时VT10处于饱和导通状态，VT7因栅极无正偏压而处于截止状态。此时220V直流电经VT9沿XAC插座到负载再经VT7接地，形成负半周期电流；这样接将220V直流电成功转变为220V/50HZ交流电输出供负载使用。
- 16 -
3.3.2 保护电路部分
图3-4中IC1、IC2采用两只TL494CN芯片构成了该逆变电源的核心控制电路。TL494CN是专用的双端式开关塑封结构，工作温度范围为0－70°C，极限工作电源电压为7－40V，最高工作频率为300KHZ。
TL494CN芯片内置5V基准源，稳压精度为5V?5％，负载能力为10mA，通过其14脚输出供外部电路使用。TL494CN芯片还内置2只NPN功率输出管，可提供500mA的驱动能力。TL494CN内部电路如图3-2所示。
图3-4电路中IC1的15脚外围电路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，当C1端电压达到5V以上时，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，保证下次上电时软启动电路能正常工作。
IC1的15脚外围电路的 R1、R2、Rt组成的过热保护电路，Rt为正温度系数热敏电阻，常温阻值可在150－300欧姆范围内任选，适当选大些可提高过热保护电路启动的敏感度。
IC1的15脚的对地电压值U是一个比较重要的参数，图3-4电路中U＝VCC×R2÷（R1+R2＋Rt）V，常温下的计算值为U＝6.2V。结合图3-2﹑图3-4可知，正常工作情况下要求IC1的15脚的电压应略高于16脚电压（芯片的 14脚相连为5V），常温下6.2V大小正好满足要求，并略留有一定的余量。
当电路工作异常的时候，MOS功率管VT2或VT4的温度大幅提高，热敏电阻Rt的阻值超过4K欧姆时，IC1内部比较器1的输出将由低电平翻转为高电平，IC1的3脚也随即转为高电平状态，致使芯片内部的 PWM比较器、或门、或非门输出均发生翻转，IC1内置功率管输出三极管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3-4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DZ1、R5、VD1、C2、R6构成12V输入电源过压保护电路。稳压管DZ1的稳压值决定了保护电路的启动门限电压值，VD1、C2、R6还组成保护状态维持电路，只要发生瞬间的输入电压过压现象，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。考虑到汽车行驶过程中电瓶电压的正常变化幅度大小，通常将稳压管DZ1的稳压值选为15V或者16V较为合适。
- 17 -