德姆达500W逆变电源拆机并分析其电路工作原理

花儿常开

拆德姆达500W逆变电源并分析其工作原理：
得到一个500W损坏的车载逆变器，车载逆变器是将汽车的蓄电池电压从12V/24V直流转换为家用的220V交流，只要不超出逆变器的功率，日常小家电也可以在车上使用，为外出生活带来很多方便。小白为了了解它的工作原理，各处查找资料，甚至不惜拆散来认真研究学习。下面资料虽然大多来自网络，但是都经过小白疏理后精心编辑所成，如有错误之处，请坛友们多多指正。


01.到手的逆变器外观如下：红色的铝合金外壳，尺寸: 130×100×55mm，重量不到一公斤。


02.正面写着德姆达逆变电源，有CCTV热播作宣传广告，称是“第三代技术革新升级后新产品”“永不断电”。另一侧标着功率500W，实际上拆开后里面的变压器功率只有300W，外壳上标500W或许只是峰值功率。500W上面有幅波形图，这个波形是修正正弦波，可知这台逆变器是修正正弦波逆变器。


03.逆变器分纯正弦波和方波，修正正弦波介于两者之间，实际上仍然属于方波。
方波逆变器的交流电正向峰值和负向峰值几乎在同时产生，带感性负载后会产生反电动势电压，这个电压峰值远超逆变器能够正常承受的限值，这样很容易造成逆变器损坏或缩短使用寿命。修正正弦波逆变器在方波正向电压和负向电压转换之间加入死区时间，使得转换过程有一段时间间隔，这在很大程度上改善了方波逆变器带感性负载的能力，但是跟纯正弦波逆变器相比还是不如的。


04.这台逆变器一侧有两只直流电输入接线柱，它的下面是插片式保险，旁边是12V风扇。


05.逆变器另一侧是交流220V输出插座，有一个开关和指示灯，左面另有一个5V输出的USB插座，可以给手机充电。


06.拧下逆变器前后挡板上的螺丝，让逆变器底朝上，抽出底板。看到里面变压器型号WR-300W-12V。



07.抽出主板之前必需先把两侧固定MOS管的螺丝去掉。


08.输入接线柱内侧螺母点有红漆防拆记号，风扇拆下来看看，牌子为“八度”的12V直流风扇，没有标示电流大小，不知功率多少。



09.交流输出插座内侧。


10.翻过来先来看背面，背面主要的三颗IC芯片，16脚的二颗相同，都是TL494G。8脚的那颗是MC34063A。


11.MC34063A是一个DC/DC转换器，它的输入电压范围：2.5~40V；输出电压可调范围：1.25~40V，输出电流可达1.5A。
在这里就是把12V电压转换成5V到USB，可供手机充电。


12.MC34063A的内部结构和引脚功能如下图：


13.该芯片仅用少量的外部元件，就可实现电压升压和降压变换，下图是降压转换的典型电路图：


14.网上还能找到此芯片元件参数设计在线自动计算器，我在图左面方框内输入电压电流等各参数，经计算后可得到想要的外围元件的各参数，非常方便。


15.TL494是一种固定频率脉宽调制芯片，在老的开关电源和ATX电源中多见，它包含了开关电源控制所需的全部功能，由此芯片管理的开关电源改可调也比较方便。


16.这是从网上找到的一张TL494内部结构图，简单介绍一下几只引脚定义：
1、2脚和15、16脚分别是两个误差放大器；4脚死区时间控制；13脚是输出控制，接地时为并联单端输出方式，单端输出就不需要死区时间了，接14脚高电平时为推挽输出方式；5、6脚外接电阻和电容调节脉冲输出频率，公式是fOSC=1.1÷ (RT×CT)。


17.电路板为了看得更清楚，把前后档板和外围连接线拆去。



18.这样就清爽多了，此逆变器的基本工作流程如下：

12V直流电经过两只电解电容滤波后进入第一只MOS管，这第一只MOS管的作用是防反接，如果进入的电流正负接反，则此MOS管栅极低电平，漏极和源极不能导通，后面就无法工作。经过第一只MOS管的电流到达第二第三两只MOS管，在TL494的驱动下，两只MOS管推挽输出高频方波电流，再经过变压器变压，输出220V左右的高频交流电，此高频交流电经过整流滤波后转换成300V左右的直流电，送入由四只MOS管组成的H桥电路。H桥是一个典型直流电机控制电路，在这里的作用是把300V直流电转换成正负交替的方波电，频率由控制它的TL494决定，TL494振荡器5、6脚外接电阻和电容决定频率大小，此逆变器5脚是CBB电容154J，电阻是5102和4702两只贴片串联，根据公式得出fosc=1.1÷ (C×R)=1.1÷(0.15×98)kHz≈74Hz，算出来不是50Hz，不知道是误差还是哪里弄错了。在转换过程中控制芯片TL494引入死区时间修正波形，之后输出频率50Hz，电压220V的类似于正弦波的交流电。据说经过多次IC滤波后，波型边缘会更圆滑，更接近正弦波。


19.这是网上找到的一张车载逆变器电路图，除了没有为手机供电的5V输出电路和防反接电路，其他的基本类似，可以作为参考。


20.下面结合电路图再来看看主板上的元件。低压输入处是两只并联的1000微法电解电容，从耐压25V看输入就是12V的直流电。


21.三只并列的MOS管，型号原本应该都是CS150N04，150A40V。第三只更换过，从颜色上判断，它又挂了。第一只是防反接的，另两只作推挽驱动管。


22.MOS管防反接保护电路。（据坛友提醒，下面两张引用的电路图接法都是错误的，，正确接法是源极和漏极反接，实际电路板上也是如此）


23.这只管子是别人以前更换过的，型号P60NF06，60A60V，参数不如前两只，应该是应急使用，有高温烤过的痕迹，已损坏无疑。


24.桥式整流，这里变压器输出的是高频交流，不能像市电那样用普通整流二极管来搭桥，这里选用的是快恢复二极管，型号SF58。


25.高压滤波电容是耐压400V，容量22微法的电解电容。


26.这就是上面指的组成H桥的四只MOS管，在PCB板边上一字排开，使它们能够贴着外壳壁便于散热。


27.MOS管型号是CS840A8H，参数8A500V。


28.从上面逆变器电路图中截取的H桥电路部分，当VT6栅极高电平时，电流经VT6—输出负载—VT10到地；当VT9栅极高电平时，电流经VT9—输出负载—VT7到地，电流在负载以一定频率正负交替出现，形成交流电。死区时间原本是防止VT6和VT7之间、VT9和VT10这间不能同时导通，否则会造成短路。


29.两只13001三极管就是上图中的VT5和VT8，其主要作用是：当基极高电平时，三极管导通用来拉低H桥桥臂上管栅极电平，使上管截止；当基极低电平时，三极管截止，让自举电容释放的电荷在上管栅极维持高电平，使上管导通。简单地说，就是TL494输出的同一个电平（高电平或低电平）使H桥臂上管和下管产生两种结果，其功劳主要就是这两只三极管。标C54那只红色CBB电容是TL494振荡器5脚外接电容，丝印在内则，上标1000V154J，它和反面TL494的6脚外接电阻可以决定TL494输出脉冲频率。


30.这是5VUSB输出口，边上有滤波电解电容和电感。


31.最后来张拆散的合影吧，由于烧坏的MOS管手头没有类似型号可替换的，目前暂时只得让它去吃灰了。




写在最后：
作为电子小白，为了搞明白这个逆变器工作原理，在查找资料的同时，也学到了不少知识；
在编辑此帖子时也参考了坛内几位坛友的同类帖子，对我帮助很大，在此表示感谢。
完，谢谢大家。

ljlun

分析很详细！已举报申精

liumiao73

这款做工不行啊

a451799980

火钳刘明，说明很详细

rush

低端产品，带个笔记本电脑可以，500W还是别想了，USB也只能带500mA左右

qrut

挺详细的 好评！不过两个13003不光是上管驱动，主要作用是两个上管的浮栅驱动电路中的自举三极管，配合自举电容和自举二极管实现n管高边驱动。
拿半桥举例 当494 11脚高电平vt7导通 vt7d极低电平，vt5导通拉低r22使vt6上管关断，同时使vt6 g极不受vd12自举二极管充电影响误导通。同时12v经vd12给电容c13到vt7 d极路径充电，电容电压接近12v，当494 11脚低电平，vt7关断，vt5截止，电容c13正极经r21 r22到vt6 g极 到s极到电容c13负极实现放电回路，驱动vt6可靠饱和导通，实现上管的浮栅驱动。

温力口

谢谢分享。。。。。好贴！骚版前来授精了。。。。:titter:

goodanytime

楼主详细拆解，分析原理，不错！辛苦了！谢谢分享！

2545889167

这玩意就低端产品吧，而且感觉很山寨 太简陋了

jhzfp

楼主，你引用的两个防反接MOS管电路中，MOS管的接法有问题，由于MOS寄生二极管的存在，你所引用的电路起不到防反接的作用。应该使用下面这个电路：

aacyxjz

谢谢分享，加精飞快啊，哈哈，牙膏还木到货

miqi328

捡过一个，感觉没有用山特UPS改的好用，山特UPS500是无工频变压器方案，改成车载的体积小，重量轻，携带方便。

rishew

不错的贴子，研究得很认真，值得小白们同来学习。

花儿常开

qrut 发表于 2019-4-26 13:35
挺详细的 好评！不过两个13003不光是上管驱动，主要作用是两个上管的浮栅驱动电路中的自举三极管，配合自举 ...

意思已经理解了，就是说不出这么专业的术语，谢谢。

花儿常开

jhzfp 发表于 2019-4-26 15:40
楼主，你引用的两个防反接MOS管电路中，MOS管的接法有问题，由于MOS寄生二极管的存在，你所引用的电路起不 ...

看了下板子，D和S果然是反着接的，回头再去学习一下原理，谢谢。

rishew

qrut 发表于 2019-4-26 13:35
挺详细的 好评！不过两个13003不光是上管驱动，主要作用是两个上管的浮栅驱动电路中的自举三极管，配合自举 ...

请教老师一点疑惑，老师说的这句话：“同时12v经vd12给电容c13到vt7 d极路径充电”，那么在充电后d极上是不是带负电荷？？？

生物圈

螺柱上的红漆不是防拆标记，那是螺栓紧固漆，防松动的

qrut

rishew 发表于 2019-4-26 16:33
请教老师一点疑惑，老师说的这句话：“同时12v经vd12给电容c13到vt7 d极路径充电”，那么在充电后d极上是 ...

vt7漏极那个时刻是饱和导通状态，就相当于参考点 负极地 的电位，此时漏极就可以近似看做地，因此对电容来讲vt7就是一个接通的开关～

mhtlov

分析得真详细啊

拆机专家123

花总又整精华