車載逆變器電路圖及故障維修經驗

1、車載逆變器電路圖及故障維修經驗一 市場上常見款式車載逆變器產品的主要指標輸入電壓：DC 10V14.5V；輸出電壓：AC 200V220V±10；輸出頻率：50Hz±5；輸出功率：70W 150W；轉換效率：大于85；逆變工作頻率：30kHz50kHz。二 常見車載逆變器產品的電路圖及工作原理目前市場上銷售量最大、最常見的車載逆變器的輸出功率為70W150W，逆變器電路中主要采用TL494或KA7500芯片為主的脈寬調制電路。一款最 常見的車載逆變器電路原理圖見圖1。         

2、                                      車載逆變器的整個電路大體上可分為兩大部分，每部分各采用一只TL494或KA7500芯片 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

3、電，通過高頻PWM (脈寬調制)開關電源技術轉換成30kHz50kHz、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、脈寬調制及開關功率輸出等技 術，將30kHz50kHz、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，由芯片IC1及其外圍電路、三極管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。由芯片IC2及其外圍電路、三極管VT5、VT8、MOS功率管VT6、VT7、VT9、VT10以及220V/50kHz整流、濾波電路 VD5VD8、C12等共同

4、組成220V/50kHz高頻交流電變換為220V/50Hz工頻交流電的轉換電路，最后通過XAC插座輸出220V /50Hz交流電供各種便攜式電器使用。圖1中IC1、IC2采用了TL494CN(或 KA7500C)芯片，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芯片，其尾綴字母CN表示芯片的封裝外形為雙列直插式塑 封結構，工作溫度范圍為0-70，極限工作電源電壓為7V40V，最高工作頻率為300kHz。TL494芯片內置有5V基準源，穩(wěn)壓精度為5 V±5 ，負載能力為10mA，并通過其14腳進行輸出供外部電路使用。TL494芯片還內置2只NPN功率輸出管，可

5、提供500mA的驅動能力。TL494芯片 的內部電路如圖2所示。                                            

6、0;  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內部的脈寬調制電路開始工作。當電源斷電后，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為正溫度系數熱敏電阻，常溫阻值可在150 300范圍內任選，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安裝時要緊貼于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

7、中UVcc×R2÷ (R1+Rt+R2)V，常溫下的計算值為U6.2V。結合圖1、圖2可知，正常工作情況下要求IC1的15腳電壓應略高于16腳電壓(與芯片14腳相 連為5V)，其常溫下6.2V的電壓值大小正好滿足要求，并略留有一定的余量。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4k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(tài)，致使芯片內部的PWM 比較器、“或”門以及“或非”門的輸出均發(fā)生翻轉，輸出級三極管VT1和三極管VT2均轉為截止狀態(tài)。當IC1內的兩只功率輸出管截止時，圖1電路中的

8、VT1、VT3將因基極為低電平而飽和導通，VT1、VT3導通后，功率管VT2和VT4將因柵極無正偏壓而處于截止狀態(tài)，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(wěn)壓管VDZ1的穩(wěn)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(tài)維持電路，只要發(fā)生瞬間的輸入電源過壓現象，保護電路就會啟動并維持一段時間，以確保后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(wěn)壓管VDZ1的穩(wěn)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(tài)維持的

9、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(tài)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 路啟動的誘因消失后，C3通過R5放電，因放電所需時間較長，使得電路的保護狀態(tài)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(tài)。從圖 2的芯片內部電路可知，當4腳為高電平時，將抬高芯片內死區(qū)時間比較器同相輸入端的電位，使該比較器輸出保持為恒定的高電平，經“或”門、“或非”門后使

10、 內置的三極管VT1和三極管VT2均截止。圖1電路中的VT5和VT8處于飽和導通狀態(tài)，其后級的MOS管VT6和VT9將因柵極無正偏壓而都處于截止狀 態(tài)，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)為脈寬調制器的定時元件，所決定的脈寬調制頻率為 fosc=1.1÷ (0.0047×4.3)kHz50kHz。即電路中的三極管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脈沖升壓為220V的脈沖，其初級匝數為20×2，次級匝數為380。IC2

11、的5腳外接電容C8(104)和6腳外接電阻R14(220k)為脈寬調制器的定時元件，所決定的脈寬調制頻率為 fosc=1.1÷ (C8×R14)=1.1÷(0.1×220)kHz50Hz。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(wěn)壓管VDZ2擊穿，使IC2的4腳對地 電壓上升，芯片IC2內的保護電路動作，切斷輸出。車載逆變器電路中的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(xù)應用于功率較大的場合時，需 在其內部加裝12V小風扇以幫助散

12、熱。 2.電路中的元器件參數電路中各元器件的參數列于附表。                                         三.車載逆變器產品的維修要點由于車載逆變器電路一般

13、都具有上電軟啟動功能，因此在接通電源后要等5s-30s后才會有交流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。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，可能是芯片IC1內部的保護電路已經 啟動。判斷芯片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芯片IC1的3腳對地直流電壓值，若該電壓在1V以上則說明芯片內部的保護電路已 經啟

14、動了，否則說明故障原因是非保護電路動作所致。若芯片IC1的3腳對地電壓值在1V以上，表明芯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芯片IC1的15、16腳之間的直流電壓， 以及芯片IC1的1、2腳之間的直流電壓。正常情況下，圖1電路中芯片IC1的15腳對地直流電壓應高于16腳對地直流電壓，2腳對地的直流電壓應高于1 腳對地的直流電壓，只有當這兩個條件同時得到滿足時，芯片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(fā)現某測試電壓不滿足 上述關系時，只需按相應支路去查找故障原因，即可解決問題。四.車載逆變器產品的主要元器件參數及代換圖1電路中的主要器件有

15、驅動管SS8550、KSP44，MOS功率開關管IRFZ48N、IRF740A，快恢復整流二極管HER306以及PWM 控制芯片TL494CN (或KA7500C)。SS8550為TO-92形式封裝的PNP型三極管。其引腳電極的識別方法是，當面向三極管的印字標識面時，引腳1為發(fā)射極E、2為基極B、3為集電極 C。SS8550的主要參數指標為：BVCBO=-40V，BVCEO=-25V，VCE(S)=-0.28V， VBE(ON)=-0.66V ，fT=200MHz，ICM=1.5A，PCM=1W，TJ= 150 ，hFE=85160(B)、120200(C)、160300(D)。與TO-92形

16、式封裝的SS8550相對應的表貼器件型號為S8550LT1，其封裝形式為SOT-23。SS8550為目前市場上較為常見、易購的三極管，價格也比較便宜，單只售價僅0.3元左右。KSP44為TO-92形式封裝的NPN型三極管。其引腳電極的識別方法是，當面向三極管的印字標識面時，其引腳1為發(fā)射極E、2為基極B、3為集電極 C。KSP44的主要參數指標為：BVCBO=500V ，BVCEO=400V，VCE(S)=0.5V ，VBE(ON)=0.75V ，ICM=300mA ，PCM=0.625W ，TJ=150，hFE=40200。KSP44為電話機中常用的高壓三極管，當KSP44損壞而無法買到時，

17、可用日光燈電路中常用的三極管KSE13001進行代換。KSE13001為 FAIRCHILD公司產品，主要參數為BVCBO=400V，BVCEO=400V，ICM=100mA，PCM=0.6W，hFE=4080。 KSE13001的封裝形式雖然同樣為TO-92，但其引腳電極的排序卻與KSP44不同，這一點在代換時要特別注意。KSE13001引腳電極的識別方 法是，當面向三極管的印字標識面時，其引腳電極1為基極B、2為集電極C、3為發(fā)射極E。IRFZ48N為TO-220形式封裝的N溝道增強型MOS快速功率開關管。其引腳電極排序1為柵極G、2為漏極D、3為源極S。IRFZ48N的主要參 數指標為：

18、VDss=55V，ID=66A，Ptot=140W，TJ=175，RDS(ON)16m 。當IRFZ48N損壞無法買到時，可用封裝形式和引腳電極排序完全相同的N溝道增強型MOS開關管IRF3205進行代換。IRF3205的主要參數為 VDss=55V，ID=110A，RDS(ON)8m。其市場售價僅為每只3元左右。IRF740A為TO-220形式封裝的N溝道增強型MOS快速功率開關管。其引腳電極排序1為柵極G、2為漏極D、3為源極S。IRF740A的主要參數指標為：VDSS=400V ，ID=10A，Ptot=120W ，RDS(ON)550m。當IRF740A損壞無法買到時，可用封裝形式和引

19、腳電極排序完全相同的N 溝道增強型MOS 開關管IRF740B、IRF740或IRF730進行代換。IRF740、IRF740B的主要參數與IRF740A完全相同。IRF730的主要參數 為VDSS=400V，ID=5.5A，RDS(ON)1。其中IRF730的參數雖然與IRF740系列的相比略差，但對于150W以下功率的逆變 器來說，其參數指標已經是綽綽有余了。HER306為3A、600V的快恢復整流二極管，其反向恢復時間Trr=100ns，可用HER307(3A、800V)或者HER308(3A、 1000V)進行代換。對于150W以下功率的車載逆變器，其中的快恢復二極管HER306可以用BYV26C或者最容易購買到的FR107進行代換。 BYV26C為1A、600V的快恢復整流二極管，其反向恢復時間Trr=3