一 市場上常見款式車載逆變器產(chǎn)品的主要指標

輸入電壓：DC 10V～14.5V,；輸出電壓：AC 200V～220V±10％,；輸出頻率：50Hz±5％；輸出功率：70W ～150W,；轉(zhuǎn)換效率：大于85％,；逆變工作頻率：30kHz～50kHz。

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70W－150W,，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30kHz－50kHz,、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30kHz～50kHz,、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VD5－VD8,、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7V～40V,，最高工作頻率為300kHz,。

TL494芯片內(nèi)置有5V基準源，穩(wěn)壓精度為5 V±5％,，負載能力為10mA,，并通過其14腳進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,，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C1兩端電壓達到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 Ω～300Ω范圍內(nèi)任選,，適當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U≈Vcc×R2÷(R1+Rt+R2)V,，常溫下的計算值為U≈6.2V。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4kΩ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)為截止狀態(tài),。當IC1內(nèi)的兩只功率輸出管截止時，圖1電路中的VT1,、VT3將因基極為低電平而飽和導通,，VT1、VT3導通后,，功率管VT2和VT4將因柵極無正偏壓而處于截止狀態(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IC1的3腳為高電平時，將對電容C3充電,。這導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IC1的3腳為高電平時，還將沿R8,、VD4對電容C7進行充電,，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,，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狀態(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÷(0.0047×4.3)kHz≈50kHz。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20×2,，次級匝數(shù)為380。

IC2的5腳外接電容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÷ (C8×R14)=1.1÷(0.1×220)kHz≈50Hz,。

R29、R30、R27,、C11,、VDZ2組成XAC插座220V輸出端的過壓保護電路，當輸出電壓過高時將導致穩(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,。當車載逆變器產(chǎn)品持續(xù)應用于功率較大的場合時，需在其內(nèi)部加裝12V小風扇以幫助散熱,。

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。

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LED指示燈不亮時,，則表明逆變電路沒有工作,。

當接通電源30s以上，LED指示燈還沒有點亮時,，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,，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腳對地直流電壓應高于16腳對地直流電壓，2腳對地的直流電壓應高于1腳對地的直流電壓，只有當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,，只需按相應支路去查找故障原因,，即可解決問題。

四.車載逆變器產(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,，當面向三極管的印字標識面時,，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)指標為：BVCBO=-40V，BVCEO=-25V,，VCE(S)=-0.28V,， VBE(ON)=-0.66V，fT=200MHz,，ICM=1.5A,，PCM=1W，TJ= 150℃,，hFE=85～160(B),、120～200(C)、160～300(D),。與TO-92形式封裝的SS8550相對應的表貼器件型號為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，當面向三極管的印字標識面時,，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)指標為：BVCBO=500V ,，BVCEO=400V,，VCE(S)=0.5V ，VBE(ON)=0.75V ,，ICM=300mA ,，PCM=0.625W ，TJ=150℃,，hFE=40～200,。

KSP44為電話機中常用的高壓三極管，當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=40～80,。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,，當面向三極管的印字標識面時,，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D,、3為源極S。IRFZ48N的主要參數(shù)指標為：VDss=55V,，ID=66A,，Ptot=140W，TJ=175℃,，RDS(ON)≤16mΩ ,。
當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進行代換,。IRF3205的主要參數(shù)為VDss=55V,，ID=110A，RDS(ON)≤8mΩ。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)指標為：VDSS=400V ，ID=10A,，Ptot=120W ,，RDS(ON)≤550mΩ。

當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)≤1Ω,。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)指標已經(jīng)是綽綽有余了,。

HER306為3A、600V的快恢復整流二極管,，其反向恢復時間Trr=100ns,，可用HER307(3A、800V)或者HER308(3A,、1000V)進行代換,。對于150W以下功率的車載逆變器，其中的快恢復二極管HER306可以用BYV26C或者最容易購買到的FR107進行代換,。BYV26C為1A,、600V的快恢復整流二極管，其反向恢復時間Trr=30ns,；FR107為1A,、1000V的快恢復整流二極管，其反向恢復時間=100ns,。從器件的反向恢復時間這一參數(shù)指標考慮,，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芯片的標識進行了打磨,，然后標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,，就連其內(nèi)部的電路也幾乎完全相同,，區(qū)別僅僅是兩種芯片的內(nèi)部運放輸入端的基準源大小略微有點差別，對電路的功能和性能沒有影響,，因此這兩種芯片完全可以相互替代使用,，并且代換時芯片的外圍電路的參數(shù)不必做任何的修改。經(jīng)實際使用過程中的成功代換經(jīng)驗,，也證實了這種代換的可行性和代換后電路工作性能的可靠性,。

由于目前市場上已經(jīng)很難找到KA7500C芯片了，并且即使能夠買到,，其價格也至少是TL494CN芯片的兩倍以上,，因此這里介紹的使用TL494CN直接代換KA7500C芯片的成功經(jīng)驗和方法，對于車載逆變器產(chǎn)品的生產(chǎn)廠商和廣大維修人員來說確實是一個很好的消息,。