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今天我們來介紹一款逆變器(見圖1)主要由MOS場(chǎng)效應(yīng)管，普通電源變壓器構(gòu)成。其輸出功率取決于MOS場(chǎng)效應(yīng)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(yè)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)
工作原理：
這里我們將詳細(xì)介紹這個(gè)逆變器的工作原理。
一、方波的產(chǎn)生
這里采用CD4069構(gòu)成方波信號(hào)發(fā)生器。電路中R1是補(bǔ)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(wěn)。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(shí)際值會(huì)略有差異。其它多余的發(fā)相器，輸入端接地避免影響其它電路。
圖2
二、 場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路。
由于方波信號(hào)發(fā)生器輸出的振蕩信號(hào)電壓最大振幅為0~5V，為充分驅(qū)動(dòng)電源開關(guān)電路，這里用TR1、TR2將振蕩信號(hào)電壓放大至0~12V。如圖3所示。
圖3
三、 場(chǎng)效應(yīng)管電源開關(guān)電路。
場(chǎng)效應(yīng)管是該裝置的核心，在介紹該部分工作原理之前，先簡(jiǎn)單解釋一下MOS場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理。
MOS場(chǎng)效應(yīng)管也被稱為MOS FET，即Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)的縮寫。它一般有耗盡型和增強(qiáng)型兩種。本文使用的是增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(duì)于N溝道型的場(chǎng)效應(yīng)管其源極和漏極接在N型半導(dǎo)體上，同樣對(duì)于P溝道的場(chǎng)效應(yīng)管其源極和漏極則接在P型半導(dǎo)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(duì)于場(chǎng)效應(yīng)管，其輸出電流是由輸入的電壓(或稱場(chǎng)電壓)控制，可以認(rèn)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(shí)這也是我們稱之為場(chǎng)效應(yīng)管的原因。
圖4
為解釋MOS場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理，我們先了解一下僅含一個(gè)P—N結(jié)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(fù)極)時(shí)，二極管導(dǎo)通，其PN結(jié)有電流通過。這是因在P型半導(dǎo)體端為正電壓時(shí)，N型半導(dǎo)體內(nèi)的負(fù)電子被吸引而涌向加有正電壓的P型半導(dǎo)體端，而P型半導(dǎo)體端內(nèi)的正電子則朝N型半導(dǎo)體端運(yùn)動(dòng)，從而形成導(dǎo)通電流。同理，當(dāng)二極管加上反向電壓(P端接負(fù)極，N端接正極時(shí)，這時(shí)在P型半導(dǎo)體端為負(fù)電壓，正電子被聚集在P型半導(dǎo)體端，負(fù)電子則聚集在N型半導(dǎo)體端，電子不移動(dòng)，其PN結(jié)沒有電流流過，二極管截止。
圖 5
對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)管(圖6)，在柵極沒有電壓時(shí)，有前面的分析可知，在源極與漏極之間不會(huì)有電流流過，此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管處于截止?fàn)顟B(tài)(圖6a)。當(dāng)有一個(gè)正電壓加在N溝道的MOS場(chǎng)效應(yīng)管柵極上時(shí)，由于電場(chǎng)的作用，此時(shí)N型半導(dǎo)體的源極和漏極的負(fù)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(gè)N溝道之間的P型半導(dǎo)體中(見圖6b)，從而形成電流，使源極和漏極之間導(dǎo)通。我們也可以想象為兩個(gè)N型半導(dǎo)體之間為一條溝，柵極電壓的建立相當(dāng)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(chǎng)效應(yīng)管的工作過程，其工作原理類似這里就不再重復(fù)。
了解了以上原理后，我們可以學(xué)著自己動(dòng)手做
自制逆變器12v變220v電路圖
逆變器原理圖中有一個(gè)12V的電機(jī)，還有一款220V轉(zhuǎn)12V的變壓器，還有一個(gè)電源在9-12V，我們最好選用12V的電源，沒錯(cuò)你沒看錯(cuò)只需要這幾個(gè)元件，至于為什么選擇12V的電機(jī)呢？我們選用的變壓器本來就是12V轉(zhuǎn)220V的，所以最好在變壓器的輸入端是12V的交流電，如果選用電機(jī)電壓較小，有可能由于電源電壓太高把電機(jī)給燒掉，太大的話，可能12伏電源還不能讓這個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，這就達(dá)不到目的了，其實(shí)選用12V的電機(jī)還可以保障我們能夠得到接近12V的交流電。
大家最關(guān)心的可能是這個(gè)電機(jī)為什么能夠做一個(gè)逆變器，其實(shí)說白了，逆變器就是把直流電變成交流電，最后再經(jīng)過變壓器升壓得到想要的電壓，比如我們這篇文章是想得到接近220V的交流電壓，變壓器是能夠給交流電進(jìn)行升壓，直流電卻不行，所以這里電機(jī)的作用就是把直流電變成交流電，至于為什么電機(jī)能夠把直流電變成交流電呢？其實(shí)這和電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，電動(dòng)機(jī)線圈每當(dāng)躍過平衡位置時(shí)就會(huì)改變電流方向，這個(gè)知識(shí)點(diǎn)在高中物理課本上出現(xiàn)過，老師應(yīng)該都講過，所以直流電流經(jīng)電機(jī)后能夠很容易地變成交流電。
連好所有的線路在變壓器的輸出端接個(gè)220V的燈泡就可以了，像視頻中制作逆變器的方法，雖說制作方法很簡(jiǎn)單，但是功率不會(huì)很大，所以為了能夠獲得比較好的效果，我們最好接個(gè)小功率的LED燈來測(cè)試一下，如果想要大功率可以采用大功率的三極管來做，如果大家比較感興趣的話，抽時(shí)間還會(huì)分享一下大功率的逆變器的制作方法。
上圖就是實(shí)際檢測(cè)效果圖，當(dāng)電源連在電機(jī)兩端時(shí)電機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)我們還可以看到LED燈變亮，有的LED燈輸入電壓范圍可能會(huì)比較廣，所以不止12V電壓能夠帶動(dòng)這個(gè)220V的LED燈，很有可能比這個(gè)電壓小的電源也能帶動(dòng)LED燈，比如9V干電池做電源，不過這個(gè)得以實(shí)際測(cè)試結(jié)果為準(zhǔn)。
