12V转交流220V逆变器工作原理

　今天我们来介绍一款逆变器(见图1)主要由MOS场效应管，普通电源变压器构成。其输出功率取决于MOS场效应管和电源变压器的功率，免除了烦琐的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作中采用。下面介绍该变压器的工作原理及制作过程。

　　电路图(1)

　　工作原理：

　　这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。

　　一、方波的产生

　　这里采用CD4069构成方波信号发生器。电路中R1是补偿电阻，用于改善由于电源电压的变化而引起的震荡频率不稳。电路的震荡是通过电容C1充放电完成的。其振荡频率为f=1/2.2RC。图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2x103x2.2x10—6=62.6Hz，最小频率为fmin=1/2.2x4.3x103x2.2x10—6=48.0Hz。由于元件的误差，实际值会略有差异。其它多余的发相器，输入端接地避免影响其它电路。

　　图2

　　二、 场效应管驱动电路。

　　由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V，为充分驱动电源开关电路，这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V。如图3所示。

　　图3

　　三、 场效应管电源开关电路。

　　场效应管是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下MOS场效应管的工作原理。

　　MOS场效应管也被称为MOS FET，即Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor(金属氧化物半导体场效应管)的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的是增强型MOS场效应管，其内部结构见图4。它可分为NPN型和PNP型。NPN型通常称为N沟道型，PNP型通常称P沟道型。由图可看出，对于N沟道型的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上，同样对于P沟道的场效应管其源极和漏极则接在P型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管，其输出电流是由输入的电压(或称场电压)控制，可以认为输入电流极小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗，同时这也是我们称之为场效应管的原因。

　　图4

　　为解释MOS场效应管的工作原理，我们先了解一下仅含一个P—N结的二极管的工作过程。如图5所示，我们知道在二极管加上正向电压(P端接正极，N端接负极)时，二极管导通，其PN结有电流通过。这是因在P型半导体端为正电压时，N型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的P型半导体端，而P型半导体端内的正电子则朝N型半导体端运动，从而形成导通电流。同理，当二极管加上反向电压(P端接负极，N端接正极时，这时在P型半导体端为负电压，正电子被聚集在P型半导体端，负电子则聚集在N型半导体端，电子不移动，其PN结没有电流流过，二极管截止。

　　图 5

　　对于场效应管(图6)，在栅极没有电压时，有前面的分析可知，在源极与漏极之间不会有电流流过，此时场效应管处于截止状态(图6a)。当有一个正电压加在N沟道的MOS场效应管栅极上时，由于电场的作用，此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极，但由于氧化膜的阻挡，使得电子聚集在两个N沟道之间的P型半导体中(见图6b)，从而形成电流，使源极和漏极之间导通。我们也可以想象为两个N型半导体之间为一条沟，栅极电压的建立相当于为他们之间搭了一座桥梁，该桥梁的大小由栅压决定。图8给出了P沟道场效应管的工作过程，其工作原理类似这里就不再重复。

了解了以上原理后，我们可以学着自己动手做

自制逆变器12v变220v电路图

逆变器原理图中有一个12V的电机，还有一款220V转12V的变压器，还有一个电源在9-12V，我们最好选用12V的电源，没错你没看错只需要这几个元件，至于为什么选择12V的电机呢？我们选用的变压器本来就是12V转220V的，所以最好在变压器的输入端是12V的交流电，如果选用电机电压较小，有可能由于电源电压太高把电机给烧掉，太大的话，可能12伏电源还不能让这个电机转动，这就达不到目的了，其实选用12V的电机还可以保障我们能够得到接近12V的交流电。

大家最关心的可能是这个电机为什么能够做一个逆变器，其实说白了，逆变器就是把直流电变成交流电，最后再经过变压器升压得到想要的电压，比如我们这篇文章是想得到接近220V的交流电压，变压器是能够给交流电进行升压，直流电却不行，所以这里电机的作用就是把直流电变成交流电，至于为什么电机能够把直流电变成交流电呢？其实这和电机内部结构有关，电动机线圈每当跃过平衡位置时就会改变电流方向，这个知识点在高中物理课本上出现过，老师应该都讲过，所以直流电流经电机后能够很容易地变成交流电。

连好所有的线路在变压器的输出端接个220V的灯泡就可以了，像视频中制作逆变器的方法，虽说制作方法很简单，但是功率不会很大，所以为了能够获得比较好的效果，我们最好接个小功率的LED灯来测试一下，如果想要大功率可以采用大功率的三极管来做，如果大家比较感兴趣的话，抽时间还会分享一下大功率的逆变器的制作方法。

上图就是实际检测效果图，当电源连在电机两端时电机就会转动，同时我们还可以看到LED灯变亮，有的LED灯输入电压范围可能会比较广，所以不止12V电压能够带动这个220V的LED灯，很有可能比这个电压小的电源也能带动LED灯，比如9V干电池做电源，不过这个得以实际测试结果为准。