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逆变器工作原理简要介绍

变流技术 | 发布时间:2017-07-16 | 人气: | #评论# |本文关键字:逆变器,工作原理,信号发生器
摘要:这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。 方波信号发生器(见图 3 ) 图 3 这里采用六反相器 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

这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。
    方波信号发生器(见图3

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    这里采用六反相器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振荡频率不稳。电路的振荡是通过电容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=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。由于元件的误差,实际值会略有差异。其它多余的反相器,输入端接地避免影响其它电路。

场效应管驱动电路。

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    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TR1TR2将振荡信号电压放大至0~12V。如图4所示。

MOS场效应管电源开关电路。
    这是该装置的核心,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。

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     MOS 场效应管也被称为MOS FET, 既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。本文使用的为增强型MOS 场效应管,其内部结构见图5。它可分为NPNPNP型。NPN型通常称为N沟道型,PNP型也叫P沟道型。由图可看出,对于N沟道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(或称电场)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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    为解释MOS 场效应管的工作原理,我们先了解一下仅含有一个P—N结的二极管的工作过程。如图6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。这是因为在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结没有电流通过,二极管截止。

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                                            7a                                                                   7b

    对于场效应管(见图7),在栅极没有电压时,由前面分析可知,在源极与漏极之间不会有电流流过,此时场效应管处与截止状态(图7a)。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7b),从而形成电流,使源极和漏极之间导通。我们也可以想像为两个N型半导体之间为一条沟,栅极电压的建立相当于为它们之间搭了一座桥梁,该桥的大小由栅压的大小决定。图8给出了P沟道的MOS 场效应管的工作过程,其工作原理类似这里不再重复。

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    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9)。电路将一个增强型P沟道MOS场效应管和一个增强型N沟道MOS场效应管组合在一起使用。当输入端为低电平时,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MOS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12V时,MOS场效应管既被关断。不同场效应管其关断电压略有不同。也正因为如此,使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。

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    由以上分析我们可以画出原理图中MOS场效应管电路部分的工作过程(见图10)。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略或短接。
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