12V轉(zhuǎn)交流220V逆變器工作原理

　今天我們來介紹一款逆變器(見圖1)主要由MOS場效應(yīng)管，普通電源變壓器構(gòu)成。其輸出功率取決于MOS場效應(yīng)管和電源變壓器的功率，免除了煩瑣的變壓器繞制，適合電子愛好者業(yè)余制作中采用。下面介紹該變壓器的工作原理及制作過程。

　　電路圖(1)

　　工作原理：

　　這里我們將詳細介紹這個逆變器的工作原理。

　　一、方波的產(chǎn)生

　　這里采用CD4069構(gòu)成方波信號發(fā)生器。電路中R1是補償電阻，用于改善由于電源電壓的變化而引起的震蕩頻率不穩(wěn)。電路的震蕩是通過電容C1充放電完成的。其振蕩頻率為f=1/2.2RC。圖示電路的最大頻率為：fmax=1/2.2x103x2.2x10—6=62.6Hz，最小頻率為fmin=1/2.2x4.3x103x2.2x10—6=48.0Hz。由于元件的誤差，實際值會略有差異。其它多余的發(fā)相器，輸入端接地避免影響其它電路。

　　圖2

　　二、 場效應(yīng)管驅(qū)動電路。

　　由于方波信號發(fā)生器輸出的振蕩信號電壓最大振幅為0~5V，為充分驅(qū)動電源開關(guān)電路，這里用TR1、TR2將振蕩信號電壓放大至0~12V。如圖3所示。

　　圖3

　　三、 場效應(yīng)管電源開關(guān)電路。

　　場效應(yīng)管是該裝置的核心，在介紹該部分工作原理之前，先簡單解釋一下MOS場效應(yīng)管的工作原理。

　　MOS場效應(yīng)管也被稱為MOS FET，即Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor(金屬氧化物半導體場效應(yīng)管)的縮寫。它一般有耗盡型和增強型兩種。本文使用的是增強型MOS場效應(yīng)管，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖4。它可分為NPN型和PNP型。NPN型通常稱為N溝道型，PNP型通常稱P溝道型。由圖可看出，對于N溝道型的場效應(yīng)管其源極和漏極接在N型半導體上，同樣對于P溝道的場效應(yīng)管其源極和漏極則接在P型半導體上。我們知道一般三極管是由輸入的電流控制輸出的電流。但對于場效應(yīng)管，其輸出電流是由輸入的電壓(或稱場電壓)控制，可以認為輸入電流極小或沒有輸入電流，這使得該器件有很高的輸入阻抗，同時這也是我們稱之為場效應(yīng)管的原因。

　　圖4

　　為解釋MOS場效應(yīng)管的工作原理，我們先了解一下僅含一個P—N結(jié)的二極管的工作過程。如圖5所示，我們知道在二極管加上正向電壓(P端接正極，N端接負極)時，二極管導通，其PN結(jié)有電流通過。這是因在P型半導體端為正電壓時，N型半導體內(nèi)的負電子被吸引而涌向加有正電壓的P型半導體端，而P型半導體端內(nèi)的正電子則朝N型半導體端運動，從而形成導通電流。同理，當二極管加上反向電壓(P端接負極，N端接正極時，這時在P型半導體端為負電壓，正電子被聚集在P型半導體端，負電子則聚集在N型半導體端，電子不移動，其PN結(jié)沒有電流流過，二極管截止。

　　圖 5

　　對于場效應(yīng)管(圖6)，在柵極沒有電壓時，有前面的分析可知，在源極與漏極之間不會有電流流過，此時場效應(yīng)管處于截止狀態(tài)(圖6a)。當有一個正電壓加在N溝道的MOS場效應(yīng)管柵極上時，由于電場的作用，此時N型半導體的源極和漏極的負電子被吸引出來而涌向柵極，但由于氧化膜的阻擋，使得電子聚集在兩個N溝道之間的P型半導體中(見圖6b)，從而形成電流，使源極和漏極之間導通。我們也可以想象為兩個N型半導體之間為一條溝，柵極電壓的建立相當于為他們之間搭了一座橋梁，該橋梁的大小由柵壓決定。圖8給出了P溝道場效應(yīng)管的工作過程，其工作原理類似這里就不再重復(fù)。

了解了以上原理后，我們可以學著自己動手做

自制逆變器12v變220v電路圖

逆變器原理圖中有一個12V的電機，還有一款220V轉(zhuǎn)12V的變壓器，還有一個電源在9-12V，我們最好選用12V的電源，沒錯你沒看錯只需要這幾個元件，至于為什么選擇12V的電機呢？我們選用的變壓器本來就是12V轉(zhuǎn)220V的，所以最好在變壓器的輸入端是12V的交流電，如果選用電機電壓較小，有可能由于電源電壓太高把電機給燒掉，太大的話，可能12伏電源還不能讓這個電機轉(zhuǎn)動，這就達不到目的了，其實選用12V的電機還可以保障我們能夠得到接近12V的交流電。

大家最關(guān)心的可能是這個電機為什么能夠做一個逆變器，其實說白了，逆變器就是把直流電變成交流電，最后再經(jīng)過變壓器升壓得到想要的電壓，比如我們這篇文章是想得到接近220V的交流電壓，變壓器是能夠給交流電進行升壓，直流電卻不行，所以這里電機的作用就是把直流電變成交流電，至于為什么電機能夠把直流電變成交流電呢？其實這和電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，電動機線圈每當躍過平衡位置時就會改變電流方向，這個知識點在高中物理課本上出現(xiàn)過，老師應(yīng)該都講過，所以直流電流經(jīng)電機后能夠很容易地變成交流電。

連好所有的線路在變壓器的輸出端接個220V的燈泡就可以了，像視頻中制作逆變器的方法，雖說制作方法很簡單，但是功率不會很大，所以為了能夠獲得比較好的效果，我們最好接個小功率的LED燈來測試一下，如果想要大功率可以采用大功率的三極管來做，如果大家比較感興趣的話，抽時間還會分享一下大功率的逆變器的制作方法。

上圖就是實際檢測效果圖，當電源連在電機兩端時電機就會轉(zhuǎn)動，同時我們還可以看到LED燈變亮，有的LED燈輸入電壓范圍可能會比較廣，所以不止12V電壓能夠帶動這個220V的LED燈，很有可能比這個電壓小的電源也能帶動LED燈，比如9V干電池做電源，不過這個得以實際測試結(jié)果為準。