自制逆變電源電路圖

　　今天我們來介紹一款逆變器（見圖1）主要由MOS場效應管，普通電源變壓器構成。其輸出功率取決于MOS場效應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）

　　這里我們將詳細介紹這個逆變器的工作原理。

　　一、方波的產生

　　這里采用CD4069構成方波信號發生器。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。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。其它多余的發相器，輸入端接地避免影響其它電路。

　　圖2

　　二、場效應管驅動電路。

　　由于方波信號發生器輸出的振蕩信號電壓最大振幅為0~5V，為充分驅動電源開關電路，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、場效應管電源開關電路。

　　場效應管是該裝置的核心，在介紹該部分工作原理之前，先簡單解釋一下MOS場效應管的工作原理。MOS場效應管也被稱為MOSFET，即MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor（金屬氧化物半導體場效應管）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場效應管，其內部結構見圖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管的原因。

　　圖4

　　為解釋MOS場效應管的工作原理，我們先了解一下僅含一個P—N結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結沒有電流流過，二極管截止。

　　圖5

　　對于場效應管（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，此時場效應管處于截止狀態（圖6a）。［WwW.NiUbB.NeT］當有一個正電壓加在N溝道的MOS場效應管柵極上時，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溝道場效應管的工作過程，其工作原理類似這里就不再重復。

　　圖6

　　下面簡述一下用C—MOS場效應管（增強型MOS場效應管）組成的應用電路的工作過程（見圖7）。［Www.nIuBb.nET）電路將一個增強型P溝道MOS場校官和一個增強型N溝道MOS場效應管組合在一起使用。當輸入端為底電平時，P溝道MOS場效應管導通，輸出端與電源正極接通。當輸入端為高電平時，N溝道MOS場效應管導通，輸出端與電源地接通。在該電路中，P溝道MOS場效應管和N溝道場效應管總是在相反的狀態下工作，其相位輸入端和輸出端相反。通過這種工作方式我們可以獲得較大的電流輸出。同時由于漏電流的影響，使得柵壓在還沒有到0V，通常在柵極電壓小于1V到2V時，MOS場效應管即被關斷。不同場效應管關斷電壓略有不同。也以為如此，使得該電路不會因為兩管同時導通而造成電源短路。

　　圖7

　　以上分析我們可以畫出原理圖中MOS場效應管部分的工作過程（見圖8）。（WwW.niuBB.neT］工作原理同前所述，這種低電壓、大電流、頻率為50Hz的交變信號通過變壓器的低壓繞組時，會在變壓器的高壓側感應出高壓交流電壓，完成直流到交流的轉換。這里需要注意的是，在某些情況下，如振蕩部分停止工作時，變壓器的低壓側有時會有很大的電流通過，所以該電路的保險絲不能省。

　　自制2n3055逆變電路圖

　　2N3055是一款大功率的NPN三極管，集電極所能通過的最大電流Ic為15A，集電極和發射極之間的最大耐壓為60V，鐵殼封裝，安裝方式為底座安裝。使用一個NPN三極管可以搭建一個比較簡單的逆變電路，但是不推薦使用。用2N3055所實現的逆變電路如下圖所示。

　　上圖中，按鍵KEY13按下后，輸出端有逆變波形輸出。需要注意的是，要合理的設計電阻R146和R147的參數，確保初始條件下三極管基極端的對地電位是一致的，這樣可以保證方波的對稱性。所使用的變壓器，輸入側有中間抽頭，接至直流電壓。逆變波形的頻率由電容和變壓器共同決定。

　　三極管2N3055的電氣符號和3D圖如下圖所示。

　　下圖是鐵殼底座安裝的2N3055的實物圖，生產廠家為ST。

　　如果對逆變后的波形要求非常高建議選用現成逆變器或者使用橋式電路搭建。