正弦波輸出搶先看150W-12V轉(zhuǎn)220V逆變器效率高

現(xiàn)有的逆變器，有方波輸出和正弦波輸出的。方波輸出的逆變器效率高，但對(duì)于都是為正弦波電源設(shè)計(jì)的電器來(lái)說(shuō)，使用總是不放心，雖然可以適用于許多電器，但部分電器就不適用，或用起來(lái)電器的指標(biāo)會(huì)變化。正弦波輸出的逆變器就沒(méi)有這方面的缺點(diǎn)，卻存在效率低的缺點(diǎn)。為此筆者設(shè)計(jì)了一款高效率正弦波逆變器，其電路如圖1。

該電路用12V電池供電。先用一片倍壓模塊倍壓為運(yùn)放供電?？蛇x取ICL7660或MAX1044。運(yùn)放1產(chǎn)生50Hz正弦波作為基準(zhǔn)信號(hào)。運(yùn)放2作為反相器。運(yùn)放3和運(yùn)放4作為遲滯比較器。其實(shí)運(yùn)放3和開(kāi)關(guān)管1構(gòu)成的是比例開(kāi)關(guān)電源。運(yùn)放4和開(kāi)關(guān)管2也同樣。它的開(kāi)關(guān)頻率不穩(wěn)定。在運(yùn)放1輸出信號(hào)為正相時(shí)，運(yùn)放3和開(kāi)關(guān)管工作。這時(shí)運(yùn)放2輸出的是負(fù)相。這時(shí)運(yùn)放4的正輸入端的電位(恒為0)總比負(fù)輸入端的電位高，所以運(yùn)放4輸出恒為1，開(kāi)關(guān)管關(guān)閉。在運(yùn)放1輸出為負(fù)相時(shí)，則相反。這就實(shí)現(xiàn)了兩開(kāi)關(guān)管交替工作。

下面論述一下開(kāi)關(guān)管是怎么工作的。當(dāng)基準(zhǔn)信號(hào)比檢測(cè)信號(hào)，也即是運(yùn)放3或4的負(fù)輸入端的信號(hào)比正輸入端的信號(hào)高一微小值時(shí)，比較器輸出0，開(kāi)關(guān)管開(kāi)，隨之檢測(cè)信號(hào)迅速提高，當(dāng)檢測(cè)信號(hào)比基準(zhǔn)信號(hào)高一微小值時(shí)，比較器輸出1，開(kāi)關(guān)管關(guān)。這里要注意的是，在電路翻轉(zhuǎn)時(shí)比較器有個(gè)正反饋過(guò)程，這是遲滯比較器的特點(diǎn)。比如說(shuō)在基準(zhǔn)信號(hào)比檢測(cè)信號(hào)低的前提下，隨著它們的差值不斷地靠近，在它們相等的瞬間，基準(zhǔn)信號(hào)馬上比檢測(cè)信號(hào)高出一定值。這個(gè)“一定值”影響開(kāi)關(guān)頻率。它越大頻率越低。這里選它為0.1~0.2V。

C3，C4的作用是為了讓頻率較高的開(kāi)關(guān)續(xù)流電流通過(guò)，而對(duì)頻率較低的50Hz信號(hào)產(chǎn)生較大的阻抗。C5由公式：50=算出。L一般為70H，制作時(shí)最好測(cè)一下。這樣C為0.15μ左右。R4與R3的比值要嚴(yán)格等于0.5，大了波形失真明顯，小了不能起振，但是寧可大一些，不可小。開(kāi)關(guān)管的最大電流為：I==25A。

這里較詳細(xì)的討論一下L1，L2的選值。把負(fù)載電等效回變壓器的輸入端，其電路為圖2。

考慮到開(kāi)關(guān)頻率比50Hz大得多，在開(kāi)關(guān)從開(kāi)到關(guān)的過(guò)程，可以把變壓器的電壓看成是不變的。則電源通過(guò)L輸出的能量為：W=∫Uccdt=t

忽略一切不理想損耗，此能量應(yīng)等于負(fù)載消耗能量。上式的平均功率為：P==t。

我們希望在Ucc-U接近于某一小值時(shí)，電池能以較高的開(kāi)關(guān)頻率并符合要求地向變壓器供電。這個(gè)“某一小值”這里取0.5V，頻率取5kHz。當(dāng)Ucc-U0.5V，開(kāi)關(guān)管將較長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)著(這是相對(duì)來(lái)說(shuō)的)。如果需要這個(gè)電源的最大輸出功率為150W，那么負(fù)載電阻為322.7Ω，折算到變壓器輸入端為：0.48Ω。

∴負(fù)載此時(shí)的瞬時(shí)功率為：P==276W

∴P=×=276

∴L=2.2μH

可以看出L值很小，對(duì)開(kāi)關(guān)管不利，并且輸出有削峰。制作時(shí)可以增加L值，但最大輸出功率會(huì)減少。解決這一問(wèn)題的最好方法是，用16V電源供電，還用8.5V變壓器(峰值為12V)，和峰值為12V的基準(zhǔn)信號(hào)，但這時(shí)的電路需要改動(dòng)，這里就不討論了。