直流变交流逆变器的工作原理

利用震荡器的原理，先将直流电变为大小随时间变化的脉冲交流电，经隔直系统去掉直流分量，保留交变分量，再通过变换系统(升压或降压)变换，整形及稳压，就得到了符合我们需要的交流电。利用振荡电路产生一定频率的脉动的直流电流，再用变压器将这个电流转换为需要的交流电压。三相逆变器则同时产生互差120度相位角的三相交流电压。

逆变器有很多部分组成，其中最核心的部分就是振荡器了。最早的振荡器是电磁型的，后来发展为电子型的，从分立元件到专用集成电路，再到微电脑控制，越来越完善，逆变器的功能也越来越强，在各个领域都得到了很广泛的应用。

简单直流变交流的逆变器电路

该逆变器使用功率场效应晶体管作为逆变器装置。用汽车电池供电。因此，在输入电压为12伏直流电。输出电压是100V的交流电。但是，输入和输出电压不仅限于此。您可以使用任何电压。他们依赖于变压器使用。波形输出为方波。根据经验，这个电路约100W功率 。

电路必须按装保险丝，因为过多的输入电流流动时，振荡器停止。

逆变器原理电路：将12V直流变成220V交流电

将220V交流电转变为24V、36V、48V都比较简单，只需要使用变压器的原理。电磁互感，就可以获得不同的电压。

设闭合电路是一个n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，这时相当于n个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为

根据公式可知，E就是电动势，也就是电压。因为直流变交流逆变器的工作原理及电路分享不变，只要铁块两端的线圈数量n不一样就可以达到变压的效果。

将交流电转变为直流电只要加上二极管就可以达到需要的效果，二极管是一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过，许多的使用是应用其整流的功能。然后再利用变压器原理就可以将220V交流电转变成12V直流电，以及我们手机充电器的5V直流输出电压。

那么如何将12V直流转换成220V交流电呢?首先我们来了解一下逆变器，什么是逆变器?

逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成交流电(一般为220V，50Hz正弦波)。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。是一种DC to AC的变压器，它其实与转化器是一种电压逆变的过程。转换器是将电网的交流电压转变为稳定的12V直流输出，而逆变器是将Adapter输出的12V直流电压转变为高频的高压交流电。

然后我们看一下整个过程的电路图：12V直流→高频升压→220V直流→全桥整流→220V直流→逆变桥逆变→220V交流

高频升压逆变控制电路：

(1)脚第一组放大器的同相输入端，检测输出电流，与3个0.33R 电阻分压，当电流过大时，分压电阻上的电压超过(2)脚基准电压，(3)脚放大器输出端输出高电平，(3)脚为高电平时，电路进入保护状态。(2)脚为比较器的反相输入端，接(14)脚基准，作比较器的参考电压，外部输入端的控制信号可输入至脚(4)的截止时间控制端(也叫死区时间控制)，与脚(1)、(2)、(15)、(16)误差放大器的输入端，其输入端点的抵补电压为120mV，其可限制输出截止时间至最小值，大约为最初锯齿波周期时间的4%。当13脚的输出模控制端接地时，可获得96%最大工作周期，而当(13)脚接制参考电压时，可获得48%最大工作周期。如果我们在第4脚截止时间控制输入端设定一个固定电压，其范围由0V至3.3V之间，则附加的截止时间一定出现在输出上。 (5)、(6)脚是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置了线性锯齿波振荡器，振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节，其振荡频率如下：

输出脉冲的宽度是通过电容CT上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。功率输出管Q1和Q2受控于或非门。当双稳触发器的时钟信号为低电平时才会被选通，即只有在锯齿波电压大于控制信号期间才会被选通。当控制信号增大，输出脉冲的宽度将减小。(7)脚接地端，(8)、(11)脚是Q1和Q2内部开关管的集电极，在此电路中接电源，(9)、(10)脚为Q1、Q2的发射极，作开关管驱动输出端，接下图中Q1与Q2外部放大电路。以驱动后极推挽电路。(12)脚电源端，(13)脚为输出控制端，接(14)脚基准电压时两路输出脉冲相差180方位，每路输出量大约200MA的驱动推挽或半桥式电路。(15)、脚第二组放大器的反相输入端，接基准电压， (16)脚同相输入端，检测电源电压。当电压过高超过(15)脚参考电压时，(3)脚输出高电平，电路进入保护状态。

高频升压逆变电路及整流：

这是一个推挽式拓扑逆变电路，当E1驱动脉冲驱动时，Q1导通，使VT3、VT6导通，VT7、VT8截止，此时电路进行正半周波形放大，变压器升压到次级，通过高频整流管整流，当E2脉冲驱动时，Q2导通，驱动VT7、VT8导通。VT3、VT6截止，进得负半周波形放大。经升压变压器升压后，高频整流。

(此VT3678以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一对导通，所以导通损耗小效率高。推挽输出既可以向负载灌电流。)

逆变桥逆变：

最后由TL494CN芯片的5脚外接点容C3和6脚外接电阻R15决定脉宽频率为F=1.1÷(0.1&TImes;220)KHZ=50HZ控制Q10、Q11、Q13、Q14工作在50HZ的频率下，将220V直流电逆变为220V/50HZ的交流电，上图将完成这部分功能。TL494正向时，IC2控制Q3为饱和导通状态，Q4为截止状态，由于Q3为饱和导通状态，则Q10为饱和导通状态。由于Q4处于截止状态，Q11因栅极无正偏压而处于截止状态，同时Q14因栅极无正偏压而处于截止状态， Q13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Q3为截止状态，Q4为饱和导通状态，由于Q3为截止状态，则Q10、Q13因栅极无正偏压而处于截止状态，由于Q4为饱和导通状态，Q11处于饱和导通状态，同时Q14处于饱和导通状态，Q11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。

电路中的保护电路：

电路中采用双运放比较放大器LM358来控制输出过流保护，输出电压过低保护电路，TL431在此设制2.5V基准电压，给比较器同相输入端作参考电压，第一组运放的同相输入端接输出电流检测，反相输入端接参考电压，当电流过大，比较器输入电压升高，当超过2.5V时，输出端输出高电平，送入IC1的3脚，IC关闭输出。第二组运放同相输入端接参考电压，反相输入端接输出电压，当电压过低，检测分压后电压低于2.5V时，输出端输出高电平，Q1导通，蜂鸣器报警。

【LM358】

LM358是双运算放大器。内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。

特性编辑

内部频率补偿

直流电压增益高(约100dB)

单位增益频带宽(约1MHz)

电源电压范围宽：单电源(3—30V)

双电源(±1.5 一±15V)

压摆率(0.3V/us)

低功耗电流，适合于电池供电· 低输入偏流

低输入失调电压和失调电流

共模输入电压范围宽，包括接地

差模输入电压范围宽，等于电源电压范围

输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V)

应用编辑

红外线探测报警器

该报警器能探测人体发出的红外线，当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警声，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。

应用举例

电路原理图。

由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和音响报警电路等组成。红外线探测传感器IC1探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由IC1 的②脚输出微弱的电信号，经三极管VT1 等组成第一级放大电路放大，再通过C2输入到运算放大器IC2中进行高增益、低噪声放大，此时由IC2①脚输出的信号已足够强。IC3作电压比较器，它的第⑤脚由R10、VD1提供基准电压，当IC2①脚输出的信号电压到达IC3的⑥脚时，两个输入端的电压进行比较，此时IC3的⑦脚由原来的高电平变为低电平。IC4 为报警延时电路，R14 和C6 组成延时电路，其时间约为1 分钟。当IC3的⑦脚变为低电平时，C6通过VD2放电，此时IC4 的②脚变为低电平，它与IC4的③脚基准电压进行比较，当它低于其基准电压时，IC4 的①脚变为高电平，VT2 导通，讯响器BL通电发出报警声。人体的红外线信号消失后，IC3的⑦脚又恢复高电平输出，此时VD2 截止。由于C6两端的电压不能突变，故通过R14向C6 缓慢充电，当C6两端的电压高于其基准电压时，IC4的①脚才变为低电平，时间约为1 分钟，即持续1分钟报警。

由VT3、R20、C8 组成开机延时电路，时间也约为1 分钟，它的设置主要是防止使用者开机后立即报警，好让使用者有足够的时间离开监视现场，同时可防止停电后又来电时产生误报。

该装置采用9-12V直流电源供电，由T 降压，全桥U整流，C10 滤波，检测电路采用IC5 78L06供电。本装置交直流两用，自动无间断转换。

示意图

元器件清单见下表

编 号 名 称 型 号 数 量 编 号 名 称 型 号 数 量

R1 电阻 47K 1 C10 电解电容470u/25V 1

R2电阻1M 1 C11涤纶电容0.1u 1

R3 电阻 1K 1 VD1-VD5 整流二极管 IN4001 5

R4 电阻 4.7K 1 U 全桥 2A/50V 1

R5、R6、R9、R12、R13、R15、 电阻 100K (R12 为线性微调电阻) 6 VT1 晶体三极管 9014 1

R7、R10、R11、R17 电阻 10K 4 VT2晶体三极管MPSA13 0.5A 30V 1

R8、R16 电阻 300K 2 VT3 晶体三极管 8050 1

R14 电阻 470K 1 IC1 红外线传感器 Q74 1

R18 电阻 2.4K 1 IC2运算放大器LM358 1

R19 电阻 220Ω 1 IC3 比较器 LM393 1

R20 电阻 560K 1 IC4 三端稳压器 78L06 1

C1、C2、C6、C8、C9 电解电容 47u/16V (C2、C5 用钽电解) 5 BL 电磁讯响器 U=12V 1

C3、C5 电解电容 22u/16V 2 T 电源变压器 12V 5W 1

C4 涤纶电容 0.01u 1 S 钮子开关 1

C7 电解电容 220u/16V 1

IC1 采用进口器件Q74，波长为9-10um。IC2采用运放LM358，具有高增益、低功耗。IC3、IC4 为双电压比较器LM393，低功耗、低失调电压。其中C2、C5一定要用漏电极小的钽电容，否则调试会受到影响。R12是调整灵敏度的关键元件，应选用线性高精度密封型。

制作时，在IC1 传感器的端面前安装菲涅尔透镜，因为人体的活动频率范围为0.1-10Hz，需要用菲涅尔透镜对人体活动频率倍增。

安装无误，接上电源进行调试，让一个人在探测器前方7-10m 处走动，调整电路中的R12，使讯响器报警即可。其它部分只要元器件质量良好且焊接无误，几乎不用调试即可正常工作。

本机静态工作电流约10mA，接通电源约1分钟后进入守候状态，只要有人进入监视区便会报警，人离开后约1 分钟停止报警。如果将讯响器改为继电器驱动其它装置即作为其它控 制用。

【TL431】

TL431是可控精密稳压源。它的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从Vref(2.5V)到36V范围内的任何值。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，在很多应用中用它代替稳压二极管，例如，数字电压表，运放电路，可调压电源，开关电源等。

封装

TL431是一种并联稳压集成电路。因其性能好、价格低，因此广泛应用在各种电源电路中。其封装形式与塑封三极管9013等相同，如图a所示。同类产品还有图b所示的双直插外形的。

封装形式：TO - 92、SOT - 89、SOT - 23

参数和特性

三端可调分流基准源

可编程输出电压:2.495V~36V

电压参考误差：±0.4% ，典型值@25℃(TL431B)

低动态输出阻抗:0.22Ω(典型值)

温度补偿操作全额定工作温度范围

负载电流1.0毫安--100毫安。

全温度范围内温度特性平坦，典型值为50 ppm/℃，

最大输入电压为37V

最大工作电流150mA

内基准电压为2.495V(25°C)

特点

1. 输出电压最高到 40V

2. 动态输出阻抗低，典型值为 0.2Ω

3. 阴极电流能力为 0.1mA~100mA

4. 全温度范围内温度特性平坦，典型值为 50ppm/℃

5. 噪声输出电压低

6. 快速开态响应

7. ESD 电压为 2000V

输出电压计算公式：UO=2.5*{1+(R1/R2)}

替换型号编辑

ZTL431AH6TA

ZTL431ASE5TA

ZTL431BH6TA

ZTL431BZTA

ZTL431BCSTZ

ZTL431BE5TA

UTCTL431L

ZTL431BFFTA

应用领域:： 电平值转换

应用产品：

1. 充电器

2. 开关电源

3. 适配器

4. DVD

5. 电视机

内部结构

TL431的具体功能可以用图c的功能模块示意。由图可以看到，VI是一个内部的2.5V的基准源，接在运放的反向输入端。由运放的特性可知，只有当REF端(同向端)的电压高于VI(2.5V)时，三极管中才会有电流通过，同相输入电压少于2.5V时,三极管处于截止状态(理想状态下)，随着REF端电压的微小变化，通过三极管图1的电流将从1mA到100mA变化。当然，该图绝不是TL431的实际内部结构，但可用于分析理解电路。

TL431内部等效电路如图d所示。

TL431可等效为一只稳压二极管，其基本连接方法如下图所示。下图a可作2.5V基准源，下图b作可调基准源，电阻R2和R3与输出电压的关系为U0=(1+R2/R3)2.5V

具体工作原理：当输入电压增大，输出电压增大导致了输出采样增

大，这时内部电路通过调整使得流过自身的电流增大，这也就使得流过限流电阻的电流增大，这样限流电阻的压降增大，而输出电压等于输入电压减限流电阻压降，输入电压增大与限流电阻压降增大使得输出电压减小 ，实现稳压。

保护电路

当最大输出电流是6A，那么当输出电流超过6A时，R2上的电压降升高，将大于9013的BE间结电压(0.6V左右)，从而使得9013处于饱和，输出电流被阻止在6A以内，

元器件说明：R1选用2W、R2选用5W,其他元器件可以电路图中的参数应用。

恒压电路应用

前面提到TL431的内部含有一个2.5V的基准电压，所以当在REF端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。如图2所示的电路，当R1和R2的阻值确定时，两者对Vo的分压引入反馈，若V o增大，反馈量增大，TL431的分流也就增加，从而又导致Vo下降。显见，这个深度的负反馈电路必然在VI等于基准电压处稳定，此时Vo=(1+R1/R2)Vref。选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出，特别地，当R1=R2时，Vo=5V。需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1 mA 。

这个电路并不太实用，但它很清晰地展示了该器件的工作原理在应用中的方法。将这个电路稍加改动，就可以得到在很多实用的电源电路，如图4，5。