第五章 直流—交流（DC—AC）变换
5.1 逆变电路概述
5.1.1 晶闸管逆变电路的换流问题
DC—AC变换原理可用图5-1所示单相逆变电路来说明，其中晶闸管元件VT1、VT4，VT2、VT3成对导通。当VT1、VT4导通时，直流电源E通过VT1、VT4向负载送出电流，形成输出电压 左（+）、右（-），如图5-1（a）所示。当VT2、VT3导通时，设法将VT1、VT4关断，实现负载电流从VT1、VT4向VT2、VT3的转移，即换流。换流完成后，由VT2、VT3向负载输出电流，形成左（-）、右（+）的输出电压 ，如图5-1（b）所示。这两对晶闸管轮流切换导通，则负载上便可得到交流电压 ，如图5-1（c）波形所示。控制两对晶闸管的切换导通频率就可调节输出交流频率，改变直流电压E的大小就可调节输出电压幅值。输出电流的波形、相位则决定于交流负载的性质。
图5-1 DC—AC变换原理
要使逆变电路稳定工作，必须解决导通晶闸管的关断问题，即换流问题。晶闸管为半控器件，在承受正向电压条件下只要门极施加正向触发脉冲即可导通。但导通后门极失去控制作用，只有使阳极电流衰减至维持电流以下才能关断。
常用的晶闸管换流方法有：
（1）电网换流
（2）负载谐振式换流
（3）强迫换流
5.1.2 逆变电路的类型
逆变器的交流负载中包含有电感、电容等无源元件，它们与外电路间必然有能量的交换，这就是无功。由于逆变器的直流输入与交流输出间有无功功率的流动，所以必须在直流输入端设置储能元件来缓冲无功的需求。在交—直—交变频电路中，直流环节的储能元件往往被当作滤波元件来看待，但它更有向交流负载提供无功功率的重要作用。
根据直流输入储能元件类型的不同，逆变电路可分为两种类型： 图5-4 电压源型逆变器图 5-5 无功二极管的作用
1．电压源型逆变器
电压源型逆变器是采用电容作储能元件，图5-4为一单相桥式电压源型逆变器原理图。电压源型逆变器有如下特点：
直流变交流逆变器的工作原理及电路分享
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？
直流电路和交流电路
一、知识盘点：
1．纯电阻电路和非纯电阻电路的电功、电功率的比较
(1)纯电阻电路：电功W＝UIt，电功率P＝UI，且电功全部转化为电热，
有W＝Q＝UIt＝t＝I2Rt，P＝UI＝＝I2R.
(2)非纯电阻电路：电功W＝UIt，电功率P＝UI，电热Q＝I2Rt，电热功
率P热＝I2R，电功率大于电热功率，即W>Q，故求电功、电功率只能
用W＝UIt、P＝UI，求电热、电热功率只能用Q＝I2Rt、P热＝I2R.
2．电源的功率和效率
(1)电源的几个功率
①电源的总功率：P总＝EI
②电源内部消耗的功率：P内＝I2r
③电源的输出功率：P出＝UI＝P总－P内(2)电源的效率η＝×100%＝×100%
3．交流电的“四值”
(1)最大值Em＝NBSω.
(2)瞬时值e＝NBSωsin_ωt.
(3)有效值：正弦式交流电的有效值E＝；非正弦式交流电的有效值必须根据电流的热效应，用等效的思想来求解．计算交流电路的电功、电功
率和测定交流电路的电压、电流都是指有效值．
(4)平均值：＝n，常用来计算通过电路的电荷量．
4．理想变压器的基本关系式
(1)功率关系：P入＝P出．(2)电压关系：＝.
(3)电流关系：只有一个副线圈时＝.
二、方法与规律：
1．直流电路动态分析方法
(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”．即从阻值的变化入手，由串、并联规律判定R总的变化情况，再由欧姆定律判断I总和U端的变化情
况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判断各部分
的变化情况．
(2)结论法——“并同串反”：
“并同”：指某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电
流、两端电压、电功率都将增大(减小)．
“串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电
流、两端电压、电功率都将减小(增大)．
2.线圈通过中性面时的特点
(1)穿过线圈的磁通量最大；
(2)线圈中的感应电动势为零；
(3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次．
采用TL494的直流12V转交流220V逆变器电路图
采用TL494的400W直流12V转交流220V逆变器电路图
目前所有的双端输出驱动IC中，可以说美国德克萨斯仪器公司开发的TL494功能最完善、驱动能力最强，其两路时序不同的输出总电流为SG3525的两 倍，达到400mA。仅此一点，使输出功率千瓦级及以上的开关电源、DC/DC变换器、逆变器，几乎无一例外地采用TL494。虽然TL494设计用于驱 动双极型开关管，然而目前绝大部分采用MOSFET开关管的设备，利用外设灌流电路，也广泛采用TL494。其内部电路功能、特点及应用方法如下：
A.内置RC定时电路设定频率的独立锯齿波振荡器，其振荡频率fo（kHz）=1.2/R（kΩ）·C（μF），其最高振荡频率可达300kHz，既 能驱动双极性开关管，增设灌电流通路后，还能驱动MOSFET开关管。
B.内部设有比较器组成的死区时间控制电路，用外加电压控制比较器的输出电平，通过其输出电平使触发器翻转，控制两路输出之间的死区时间。当第4脚电 平升高时，死区时间增大。
C.触发器的两路输出设有控制电路，使Q1、Q2既可输出双端时序不同的驱动脉冲，驱动推挽开关电路和半桥开关电路，同时也可输出同相序的单端驱动脉 冲，驱动单端开关电路。
D.内部两组完全相同的误差放大器，其同相输入端均被引出芯片外，因此可以自由设定其基准电压，以方便用于稳压取样，或利用其中一种作为过压、过流超 阈值保护。
E.输出驱动电流单端达到400mA，能直接驱动峰值电流达5A的开关电路。双端输出脉冲峰值为2×200mA，加入驱动级即能驱动近千瓦的推挽式和 桥式电路。
详细内容请参考本站相关文章(TL494开关集成电路原理及应用介绍)
图 采用TL494的400W直流12V转交流220V逆变器电路
TL494的各脚功能及参数如下：第1、16脚为误差放大器A1、A2的同相输入端。最高输入电压不超过VCC+0.3V。第2、15脚为误差放大器 A1、A2的反相输入端。可接入误差检出的基准电压。第3脚为误差放大器A1、A2的输出端。集成电路内部用于控制PWM比较器的同相输入端，当A1、 A2任一输出电压升高时，控制PWM比较器的输出脉宽减小。同时，该输出端还引出端外，以便与第2、15脚间接入RC频率校正电路和直接负反馈电路，一则 稳定误差放大器的增益，二则防止其高频自激。另外，第3脚电压反比于输出脉宽，也可利用该端功能实现高电平保护。第4脚为死区时间控制端。当外加1V以下 的电压时，死区时间与外加电压成正比。如果电压超过1V，内部比较器将关断触发器的输出脉冲。第5脚为锯齿波振荡器外接定时电容端，第6脚为锯齿波振荡器 外接定时电阻端，一般用于驱动双极性三极管时需限制振荡频率小于40kHz。第7脚为接地端。第8、11脚为两路驱动放大器NPN管的集电极开路输出端。 当第8、11脚接Vcc，第9、10脚接入发射极负载电阻到地时，两路为正极***腾柱式输出，用以驱动各种推挽开关电路。当第8、11脚接地时，两路为 同相位驱动脉冲输出。第8、11脚和9、10脚可直接并联，双端输出时最大驱动电流为2×200mA，并联运用时最大驱动电流为400mA。第14脚为内 部基准电压精密稳压电路端。输出5V±0.25V的基准电压，最大负载电流为10mA。用于误差检出基准电压和控制模式的控制电压。TL494的极限参 数：最高瞬间工作电压（12脚）42V，最大输出电流250mA，最高误差输入电压Vcc+0.3V，测试/环境温度≤45℃，最大允许功耗1W，最高结 温150℃，使用温度范围0～70℃，保存温度-65～+150℃。
