車載逆變器電路圖及故障維修經(jīng)驗

1、.車載逆變器電路圖及故障維修經(jīng)驗一 市場上常見款式車載逆變器產(chǎn)品的主要指標(biāo)輸入電壓：dc 10v14.5v；輸出電壓：ac 200v220v10；輸出頻率：50hz5；輸出功率：70w 150w；轉(zhuǎn)換效率：大于85；逆變工作頻率：30khz50khz。二 常見車載逆變器產(chǎn)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(diào)制電路。一款最 常見的車載逆變器電路原理圖見圖1。 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

2、汽車電瓶等提供的12v直流電，通過高頻pwm (脈寬調(diào)制)開關(guān)電源技術(shù)轉(zhuǎn)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(diào)制及開關(guān)功率輸出等技 術(shù)，將30khz50khz、220v左右的交流電轉(zhuǎn)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

3、、c12等共同組成220v/50khz高頻交流電變換為220v/50hz工頻交流電的轉(zhuǎn)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(gòu)成車載逆變器的核心控制電路。tl494cn是專用的雙端式開關(guān)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(jié)構(gòu)，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(nèi)置有5v基準(zhǔn)源，穩(wěn)壓精度為5 v5 ，負(fù)載能力為10ma，并通過其14腳進(jìn)行輸出供外部電路使用。tl494芯片還內(nèi)置2只npn功率輸出管，

4、可提供500ma的驅(qū)動能力。tl494芯片 的內(nèi)部電路如圖2所示。 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(dāng)c1兩端電壓達(dá)到5v以上時，才允許 ic1內(nèi)部的脈寬調(diào)制電路開始工作。當(dāng)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(shù)熱敏電阻，常溫阻值可在150 300范圍內(nèi)任選，適當(dāng)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(guān)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

5、15腳的對地電壓值u是一個比較重要的參數(shù)，圖1電路中uvccr2 (r1+rt+r2)v，常溫下的計算值為u6.2v。結(jié)合圖1、圖2可知，正常工作情況下要求ic1的15腳電壓應(yīng)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(dāng)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(nèi)部比較器1的輸出將由低電平翻轉(zhuǎn)為高電 平，ic1的3腳也隨即翻轉(zhuǎn)為高電平狀態(tài)，致使芯片內(nèi)部的pwm 比較器、“或”門以及“或非”門的輸出均發(fā)生翻轉(zhuǎn)，輸出級三極管vt1和三極管vt2均轉(zhuǎn)為截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)ic1內(nèi)的兩只功率輸

6、出管截止時，圖1電路中的 vt1、vt3將因基極為低電平而飽和導(dǎo)通，vt1、vt3導(dǎo)通后，功率管vt2和vt4將因柵極無正偏壓而處于截止?fàn)顟B(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(gòu)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(xiàn)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?？紤]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(gòu)成上電軟啟動時間

7、維持以及電路保護狀態(tài)維持的關(guān)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(jié)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(dāng)ic1的3腳為高電平時，將對電容c3充電。這導(dǎo)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(dāng)ic1的3腳為高電平時，還將沿r8、vd4對電容c7進(jìn)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(nèi)部電路可知，當(dāng)4腳為高電平時，將抬高芯片內(nèi)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，

8、經(jīng)“或”門、“或非”門后使 內(nèi)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(dǎo)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?fàn)?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(diào)制器的定時元件，所決定的脈寬調(diào)制頻率為 fosc=1.1 (0.00474.3)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(yīng)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(shù)為202，次級匝數(shù)為380。ic2的5腳外接

9、電容c8(104)和6腳外接電阻r14(220k)為脈寬調(diào)制器的定時元件，所決定的脈寬調(diào)制頻率為 fosc=1.1 (c8r14)=1.1(0.1220)khz50hz。r29、r30、r27、c11、vdz2組成xac插座220v輸出端的過壓保護電路，當(dāng)輸出電壓過高時將導(dǎo)致穩(wěn)壓管vdz2擊穿，使ic2的4腳對地 電壓上升，芯片ic2內(nèi)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(dāng)車載逆變器產(chǎn)品持續(xù)應(yīng)用于功率較大的場合時，需 在其內(nèi)部加裝12v小風(fēng)扇以幫助散熱。2.電路中的元器件參數(shù)電路中各元器件的參數(shù)列于附表。

10、三.車載逆變器產(chǎn)品的維修要點由于車載逆變器電路一般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(dāng)led指示燈不亮 時，則表明逆變電路沒有工作。當(dāng)接通電源30s以上，led指示燈還沒有點亮?xí)r，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(xiàn)了故障；若經(jīng)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(nèi)部的保護電路已經(jīng) 啟動。判斷芯片ic1內(nèi)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，

11、若該電壓在1v以上則說明芯片內(nèi)部的保護電路已 經(jīng)啟動了，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(nèi)部的保護電路已啟動時，需進(jìn)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(yīng)高于16腳對地直流電壓，2腳對地的直流電壓應(yīng)高于1 腳對地的直流電壓，只有當(dāng)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(xiàn)某測試電壓不滿足 上述關(guān)系時，只需按相應(yīng)支路去查找故障原因，即可解決問題。四.車載逆變

12、器產(chǎn)品的主要元器件參數(shù)及代換圖1電路中的主要器件有驅(qū)動管ss8550、ksp44，mos功率開關(guān)管irfz48n、irf740a，快恢復(fù)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(dāng)面向三極管的印字標(biāo)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(shù)指標(biāo)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)、12

13、0200(c)、160300(d)。與to-92形式封裝的ss8550相對應(yīng)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(dāng)面向三極管的印字標(biāo)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(shù)指標(biāo)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

14、中常用的高壓三極管，當(dāng)ksp44損壞而無法買到時，可用日光燈電路中常用的三極管kse13001進(jìn)行代換。kse13001為 fairchild公司產(chǎn)品，主要參數(shù)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(dāng)面向三極管的印字標(biāo)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(guān)管。其引腳電極排序1為柵極g、2為漏極

15、d、3為源極s。irfz48n的主要參 數(shù)指標(biāo)為：vdss=55v，id=66a，ptot=140w，tj=175，rds(on)16m 。當(dāng)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(guān)管irf3205進(jìn)行代換。irf3205的主要參數(shù)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(guān)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(shù)指標(biāo)為：vdss=400v ，id=10a，ptot=120w ，rds(on)550m

16、。當(dāng)irf740a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(guān)管irf740b、irf740或irf730進(jìn)行代換。irf740、irf740b的主要參數(shù)與irf740a完全相同。irf730的主要參數(shù) 為vdss=400v，id=5.5a，rds(on)1。其中irf730的參數(shù)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(shù)指標(biāo)已經(jīng)是綽綽有余了。her306為3a、600v的快恢復(fù)整流二極管，其反向恢復(fù)時間trr=100ns，可用her307(3a、800v)或者h(yuǎn)er308(3a、 1000v)進(jìn)行代換。對于150w以下功率

17、的車載逆變器，其中的快恢復(fù)二極管her306可以用byv26c或者最容易購買到的fr107進(jìn)行代換。 byv26c為1a、600v的快恢復(fù)整流二極管，其反向恢復(fù)時間trr=30ns；fr107為1a、1000v的快恢復(fù)整流二極管，其反向恢復(fù)時間= 100ns。從器件的反向恢復(fù)時間這一參數(shù)指標(biāo)考慮，代換時選用byv26c更為合適些。tl494cn、ka7500c為pwm控制芯片。對目前市場上的各種車載逆變器產(chǎn)品進(jìn)行剖析可以發(fā)現(xiàn)，有的車載逆變器產(chǎn)品中使用了兩只tl494cn芯 片，有的是使用了兩只ka7500c芯片，還有的是兩種芯片各使用了一只，更為離奇的是，有的產(chǎn)品中居然故弄玄虛，將其中的一只tl494cn或者 ka7500c芯片的標(biāo)識進(jìn)行了打磨，然后標(biāo)上各種古怪的芯片型號，讓維修人員倍感困惑。實際上只要對照芯片的外圍電路一看，就知道所用的芯片必定是 tl494cn或者ka7500c。經(jīng)仔細(xì)查閱、對比tl494cn、ka7500c兩種芯片的原廠pdf資料，發(fā)現(xiàn)這兩種芯片的外部引腳排列完全相同