采用TL494的PWM逆变电路

逆变器是一种将直流电(DC)转换为交流电(AC)的电路。PWM逆变器是一种使用修正方波来模拟交流电(AC)效果的电路，适用于为大多数家用电器供电。我说大多数是因为一般存在两种类型的逆变器，第一种类型是所谓的修改方波逆变器，顾名思义输出是方波而不是正弦波，而不是纯粹的正弦波所以，如果你试图为交流电机或TRIACS供电，它会引起不同的问题。

第二种类型称为纯正弦波逆变器。所以它可以毫无问题地用于各种交流电器。了解更多关于不同类型的逆变器在这里。

但在我看来，你不应该建立一个逆变器作为一个DIY项目。如果你问为什么?，然后继续前进!，在这个项目中，我将通过使用流行的TL494芯片构建一个简单的修改方波PWM逆变器电路，并解释这种逆变器的优缺点，最后，我们将看到为什么不将修改方波逆变器电路作为DIY项目。

警告!本电路的构建和演示仅用于教育目的，绝对不建议构建和使用这种类型的电路用于商业设备。

谨慎!如果您正在制作这种类型的电路，请特别小心由输入波的非正弦性质产生的高压和电压尖峰。

逆变器是如何工作的?

逆变电路的一个非常基本的原理图如上所示。正电压连接到变压器的中间引脚，作为输入。另外两个引脚与充当开关的mosfet连接。

现在，如果我们使能MOSFET Q1，通过在栅极端施加电压，电流将沿箭头方向流动，如上图所示。这样在箭头方向也会感应到一个磁通，变压器铁心会通过二次线圈的磁通，我们在输出处得到220V。

现在，如果我们禁用MOSFET Q1并启用MOSFET Q2，电流将沿着上图中箭头所示的方向流动，从而逆转磁芯中的磁通方向。在这里了解更多关于MOSFET工作的信息。

现在，我们都知道变压器是通过磁通量的变化来工作的。所以，打开和关闭两个mosfet，一个倒转到另一个，在一秒钟内做50次，将在变压器的核心内部产生一个很好的振荡磁通量，改变的磁通量将在次级线圈中感应电压，正如我们所知道的法拉第定律。这就是基本逆变器的工作原理。

逆变IC TL494

现在，在基于TL494 PWM控制器构建电路之前，让我们了解PWM控制器TL494是如何工作的。

TL494集成电路有8个功能模块，如下所示和描述。

1. 5v参考稳压器

5V内部参考稳压器输出是REF引脚，它是IC的引脚14。参考稳压器为内部电路提供稳定的电源，如脉冲转向触发器、振荡器、死区时间控制比较器和PWM比较器。该调节器还用于驱动负责控制输出的误差放大器。

注意!该基准内部编程为±5%的初始精度，并在7V至40v的输入电压范围内保持稳定。对于小于7v的输入电压，稳压器在输入电压1v内饱和并跟踪它。

2. 振荡器

振荡器产生锯齿波并提供给死区时间控制器和用于各种控制信号的PWM比较器。

振荡器的频率可以通过选择定时元件RT和CT来设定。

振荡器的频率可以用下面的公式计算

为了简单起见，我做了一个电子表格，通过它你可以很容易地计算频率。

注意!振荡器频率只在单端应用中等于输出频率。对于推挽应用，输出频率是振荡器频率的一半。

3. 死区控制比较器

停机时间或者简单地说停机时间控制提供最小的停机时间或停机时间。当输入电压大于振荡器的斜坡电压时，死区比较器的输出将阻塞开关晶体管。对DTC引脚施加电压可以施加额外的死区时间，从而在输入电压从0到3V变化时提供从最小3%到100%的额外死区时间。简单来说，我们可以在不调整误差放大器的情况下改变输出波的占空比。

注意!110 mV的内部偏置确保死区时间最小为3%，死区时间控制输入接地。

4. 误差放大器

两个高增益误差放大器都从VI电源轨接收偏置。这允许共模输入电压范围从-0.3 V到小于VI的2v。两个放大器的特性都是单端单电源放大器，因为每个输出都是高电平。

5. 输入输出控制

输出控制输入决定输出晶体管是否以并联或推挽模式工作。通过将输出控制引脚(引脚13)连接到地，使输出晶体管处于并联工作模式。但是通过将这个引脚连接到5V-REF引脚，将输出晶体管设置为推挽模式。

6. 输出晶体管

该集成电路具有两个开集电极和开发射极配置的内部输出晶体管，通过它可以输出或吸收最大电流达200mA。

注意!晶体管的饱和电压在共发射极配置中小于1.3 V，在发射极-从动件配置中小于2.5 V。

特性

•完整的PWM功率控制电路

•未承诺输出200毫安汇或源电流

•输出控制选择单端或推拉操作

•内部电路禁止双脉冲在任何输出

•可变死区时间提供对总范围的控制

•内部调节器提供稳定的5v电压

•参考供应有5%的公差

•电路结构允许容易同步

注意!大多数内部原理图和操作描述取自数据表，并在一定程度上进行了修改，以便更好地理解。

组件的要求

TL494逆变电路原理图

TL494CN逆变电路结构

在此演示中，电路是在自制的PCB上构建的，并借助原理图和PCB设计文件。请注意，如果大负载连接到变压器的输出，大量的电流将流过PCB走线，并且走线有可能烧毁。因此，为了防止PCB走线烧坏，我包括了一些跳线，这有助于增加电流。

计算

使用TL494进行逆变电路的理论计算并不多。但是在电路部分的测试中我们会做一些实际的计算。

要计算振荡器频率，可以使用下面的公式。

注意!为了简单起见，给出了一个电子表格，你可以很容易地计算振荡器的频率。

TL494 PWM逆变电路的测试

为了测试电路，使用以下设置。

•12V铅酸蓄电池。

•具有6-0-6抽头和12-0-12抽头的变压器

•100W的白炽灯泡作为负载

•Meco 108B+TRMS万用表

•Meco 450B+TRMS万用表

•汉泰6022BE示波器

•以及我连接示波器探头的测试pcb。

MOSFET的输入

设置好TL494芯片后，我测量了输入到MOSFET栅极的PWM信号，如下图所示。

变压器空载输出波形(我已连接另一台二次变压器测量输出波形)

正如您在上图中所看到的，在没有任何负载的情况下，系统的输出功率为12.97W。

所以从上面两张图中，我们可以很容易地计算出逆变器的效率。

效率在65%左右

这并不坏，但也不好。

所以你可以看到输出电压下降到我们商用交流电源输入的一半。

幸运的是，我使用的变压器包含6-0-6胶带，旁边是12-0-12胶带。

所以，我想为什么不用6-0-6胶带来增加输出电压。

从上图可以看出，无负载的功耗为12.536W

现在变压器的输出电压达到了致命的水平

谨慎!在高压下工作时要格外小心。这么高的电压肯定会害死你。

再次输入功率消耗时，连接一个100W灯泡作为负载

在这一点上，我的万用表的微小探头不足以通过10.23安培的电流，所以我决定把1.5平方毫米的电线直接进入万用表端子。

输入功耗为121.94瓦

再一次输出功率消耗时，一个100W的灯泡作为负载连接

负载消耗的输出功率为80.70W。正如你所看到的，灯泡非常明亮，这就是为什么我把它放在我的桌子旁边。

如果我们再计算一下效率，大约是67%

现在最重要的问题依然存在

为什么不做一个改进的方波逆变电路作为一个DIY项目?

现在看了上面的结果，你一定认为这个电路足够好，对吗?

让我告诉你这绝对不是事实，因为

首先，效率真的很差。

根据负载，输出电压，输出频率和波形的形状变化，因为在输出端没有反馈频率补偿，也没有LC滤波器来清理东西。

此时，我无法测量输出尖峰，因为尖峰会杀死我的示波器和连接的笔记本电脑。让我告诉你，确实有巨大的尖峰是由变压器产生的这是我通过看Afrotechmods视频知道的。这意味着将逆变器输出连接到6-0-6 V端子达到峰值电压超过1000V，这是危及生命的。

现在，只要想想用这个逆变器给节能灯、手机充电器或10W灯泡通电，它就会立刻爆炸。

我在互联网上找到的许多设计在输出端有一个高压电容器作为负载，这可以减少电压尖峰，但这也行不通。因为1000V的尖峰可以瞬间击穿电容器。如果你把它连接到笔记本电脑充电器或SMPS电路，里面的金属氧化物压敏电阻(MOV)会立即爆炸。

有了这些，我就可以整天不停地跟他们说了。

这就是我不建议构建和使用这些类型的电路的原因，因为它不可靠，不受保护，并且可能永远伤害你。虽然以前，我们构建的逆变器也不够好，不能用于实际应用。相反，我会告诉你花一点钱，买一个商业逆变器，有大量的保护功能。

进一步增强

唯一可以对该电路进行增强的是完全扔掉它，并使用SPWM(正弦脉宽调制)技术对其进行修改，并添加适当的反馈频率补偿和短路保护等。但这是另一个项目的主题，这个项目很快就会推出。

TL494逆变电路的应用

看完这一切，如果你正在考虑应用程序，那么我会告诉你在紧急情况下，它可以用来给你的手机，笔记本电脑和其他东西充电。

本文编译自circuitdigest