拆解、测试、分析米其林72001ML 100W车载逆变器

mychee

手上一个吃灰的米其林72001ML  100W车载逆变器，近期在一次使用中发现，插100W手机充电器时会触发保护，觉得保护挺”灵敏“，从未拆过，近日一探究竟。

【简介】米其林品牌车载220V 50Hz交流逆变器，由纽福克斯代工。适合插在车辆12V点烟器口使用，持续输出功率100W，与多数点烟口限定10A电流相符。输出波形为修正波，适合带开关电源、阻性负载，不适合带交流风扇之类感性负载。逆变器还带2个5V  2.1A USB充电口和一个点烟器插口。

本文分为四部分：拆解、测试、分析、修摩。通过测试探究其性能。

【第一部分】拆解

先看产品介绍，这是包装盒背面，标注具有持续100W输出功率。









产品宣传具有7种防护功能



上实物图



放大看插口，乍一看我以为是美标插座，仔细看插孔有开槽可以插国标插头。



侧面，下面是进风口



背面，从序列号看是2014年5月生产，快十年了。



12V直流输入线1.28平方，线的规格有点另类。网上搜到的铜线载流量标准的五花八门，本机如按效率85% 持续100W输出计算，按直流输入12.5V时电流为8A，本机线1.28平方，每平方载流量6.25A，个人认为基本靠谱。



点烟器插头内装保险管型号6G12A，与常见的标注F**A、T**A不同。



经查属于快熔型保险，即便是快熔型保险，在过流135%（16.2A）时得1小时左右才熔断，过流到200%（24A）时10秒内熔断，这种保险差不多只能作为线路短路的保护措施，它基本上保护不了因超载或短路导致MOS管损坏。



整机约21cm*6cm，厚约4.5cm。很明显上面一块电路板是USB输出，下面是逆变。



一个风扇强制散热，上部梳状是进风口，底部是出风口。


出风口


主板很紧凑，只有6.5cm*4cm。有2个L型散热片给升压MOS管散热。





变压器宽3cm



由于整机厚度所限，风扇边长只有2.5cm，但转速不低。



下面展示主要元器件：
前级升压主控芯片KA7500BD，属于脉宽调制型开关稳压控制器，最高频率200KHz，不知是不是三星的，与TL494类似。



升压级MOS管，有2个，型号FTP16N06A，60V 65A，电流余量还可以。






输入12V滤波电容16V 1000uF，受安装高度限制，无法更换大容量的。



后级高压直流转换为交流的主控AZ7500BM，经查询，AZ7500标称工作温度为-40--85度，KA7500工作温度为0--70度，其它参数二者之间似乎并无区别，封装也一样，不知为何使用两种芯片，据网上介绍与TL494可以直接代换。



国内生产7500厂家众多，多数是英文资料，华之美的中文资料看着比较亲切（英文水平不行）




高压整流二极管ES2GA，400V 2A



高压滤波电容CD263系列，400V 4.7uF，容量显得寒碜。



H桥MOS管，吉林华微JCS730，400V 5.5A，最大脉冲电流22A。





下面是USB充电输出板



滤波电感和电容220uF



2个USB充电口5V 2.1A，各由一颗开关芯片XL4003负责。



XL4003是降压型DC-DC转换器，固定开关频率400KHz，最大电流4A。




【第二部分】测试

因为带载测试，逆变器竟送走我2个电源这是第三个12V电源。



待机电流225mA，待机功率2.7W



升压级MOS管驱动波形，工作频率约35KHz



220V交流输出波形上半周（示波器量程不足，也懒的用分压器），明显是50Hz方波，不知道为什么叫修正波。



次级高压直流282.7V



开机软启动约3秒



下面进行带载测试：

本机是方波输出，要具备真有效值的仪表才行，先比对一下测试仪表。

示波器1KHz 0.6Vp-p方波，波形挺漂亮



F289不负所望



测量逆变器空载输出电压，看上去北电功率仪可以，比F289低1V左右。



同时测量逆变输出电压，北电与UT60E接近，比F289低了1V左右，F19是平均值明显偏低。看来北电功率表可以胜任。



带载测试的连接是：12V电源--逆变器--北电功率表--IT6720直流电源--电子负载。电子负载设定为恒定功率模式，通过调节电子负载的功率观察北电功率表的显示值达到目标值。

进行半载（50W)测试，可以看出，半载时实测输出电压218.63VAC，只比空载217.28VAC高了1.35V，比较稳定。逆变器输入电流为4.8A，转换效率=50.23/（12.21*4.8）=85.7%。



满载测试，输出电压上升到221.26V，比空载时高约4V，输出电压还比较稳定。此时转换效率算得约85.66%，与半载时接近。



下面进行保护功能测试：

低压与超压保护测试：实测低于10.1V及高于15.9V均关闭输出，其中低于10.1V输出关闭后，须恢复到12V才会重启。



持续100W功率测试：
本机最大发热点是升压级MOS管，将感温探头贴在散热片上监测温升情况，并将盖子盖好模拟实际使用场景。



下图是满载100W时1分钟、10分钟、20分钟时测的散热片温度，前面温度上升快，从10分钟到20分钟上升趋于平缓（由于高压电容加大并加装了一个，可能风道被阻挡影响散热，后面被我拆除）。20分钟时机子未出现保护，说明持续功率100W基本上未虚标。



USB充电电流测试



【第三部分】分析

本机产于早期，修正波输出，采用常见的双7500芯片方案，结构简单。其基本原理是12V直流在KA7500B的控制下，通过高频变压器升压、整流、滤波为280V左右直流电压，再由AZ7500控制四个MOS管组成的H桥电路的对角两个MOS管以50Hz频率交替导通，实现输出端产生50Hz交流。电路图网上众多，本文仅绘出结构原理图，但本机的保护功能较完善，因此着重对保护电路进行测试分析。




下面测试分析保护电路：

1、前级过流保护
本机前级2个升压MOS管的源极相连并通过一个6mR采样电阻接地，板上位号标注为J1 。



下图可见，KA7500的2脚为过流的基准电压，实测为78mV，算得MOS管过流阈值为78mV/6mR=13A，可见如果功率超过150W将触发保护。



2.超温保护
下图在升压级MOS管散热片旁有一个热敏电阻被热缩管包裹。请注意，它并没有与散热片接触，我以为它是感应散热片温度的，不小心被我扯出来了。



后来画蛇添足把它往散热片上靠并加了导热硅脂在进行持续功率测试时监测到散热片温度约70度时机子就保护停机了，可见它是感应气温的。



热缩管包得再严也挡不住拆坛人型号50S，经查属于PTC热敏电阻，50表示其居里点温度为50度，超过居里点温度后其阻值将急剧上升，可以更快的触发超温保护。





PTC的标称阻值是在25度下所测，实测24.5度时阻值约277欧。



温度采样电路。温度上升后输出电压升高，经过隔离二极管输入PIN16，实测PIN16达到5V即可触发保护。



3.输出级过流保护
输出级H桥的电流采样电阻为34mR，位号是J2 。



电路很简单，实测PIN15基准电压为480mV，算得采样电阻上过流阈值为480/34=14A，小于MOS管的最大脉冲电流22A。




4.欠压和过压保护
欠压保护原理是PIN15电压低于PIN16基准电压时输出截止，可以保护电瓶过放电，过压保护同理。


5.输出过压保护
如果输出电压过高经滤波后击穿VD2，则PIN4电压上升，直接导致死区时间延长导通脉宽缩短，从而降低输出电压。



【第四部分】修摩

由于本机体积所限，对于电容量偏小的情况只能因地制宜更换。
高压4.7u电容是首要升级的目标。找到2个日化KXG系列高频电容，22u是新的但体积太大，10u是大金空调料板上拆的差不多可以安上。



原机的4.7u在100K下esr



10u（旧的）的表现，因容量比4.7u大，其esr水平与之相当，KXG系列属于高频电容，说明原机263系列品质也不差，只是容量偏小。请注意，无论换高压电容还是测试，切记！！！要先放电，本机断电后，因H桥漏电很小，很长时间后电容电压还有200V以上。



输出电压跌落粗测：换好电容后，开逆变器，用连着手机的100W充电器插入，观察逆变器输出电压变化。下图可见，换之后电压跌落的最低值有所提升，直观感觉是换之前插入充电器时逆变器指示灯会灭掉再重启，换电容后指示灯不会灭了，说明容量加大储能多未触发前级过载保护。



输出级AZ7500的供电电容只有100u



手头有松下FC系列电容对比



从下图对比，原机100u电容与松下FC电容的esr水平相当





大小刚刚好。



由于近期气温低，风扇刚运转时有明显缺油的晃晃声，拆开只见上部有残留油脂，轴承处很少。



找出珍藏已久的82年油脂把原来的油脂清理干净加上。



总结：根据以上测试，本款逆变器所宣传的100W持续功率并非虚标，产品宣称的7种保护功能基本属实。如今纯正弦波逆变器的售价降低，可能逐步替代修正波逆变器。在使用场景上，由于TYPE C充电口功率足以供应笔记本，小功率车载逆变器的应用场景不多了，比如自驾游时给相机电池充电可能用的上。

本文完，谢谢耐心观看！如有错误，欢迎指正

lookball

逆变器很小巧精致，给笔记本和手机充电用足够了。

gwyfy

这么小体积能做到100W，不错了。。。

石墨

不错的方波逆变器，楼主拆测详细
      
两个电源为啥烧了，不给个精华损失大了

xjmar

谢谢分享，分析讲解的真详细，优秀帖子。

zhkrid

充电手机电脑这类设备不如dcdc快充模块，这升压又降压的，效率太低了

xy1

很不错的东东。

love-digit

谢谢分享，技术解读。

simaliju

一份价钱一分货，永远不变的真理！

kgmx

逆变器体积不大功率不小，拆解测试的很详 细

ouqihang

纯正弦波的逆变效率会更高吗。

mhtlov

功率真小

moontree

车载逆变器做工看着不错，足功率温度输出。

妲己的宝宝

感谢无私分享

有点不烧

做工用料都不错，谢谢分享。

smallling

很专业的拆机文章

camel_city

非常仔细的拆解，测试，分析，楼主工具真多

lingyer1

看上去很不错

唯一无二a

谢谢分享，技术解读。

超级豆

感谢无私分享，我有一个杂牌500W,还不如这个的用料。