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一种利用普通电源变压器的MOS场效应管逆变器

发布时间:2020-06-30 16:07:26 阅读: 来源:轴流泵厂家

这里介绍的逆变器(见图1)主要由MOS场效应管,普通电源变压器构成。其输出功率取决于MOS场效应管和电源变压器的功率,免除了烦琐的变压器绕制,适合电子爱好者业余制作中采用。下面介绍该变压器的工作原理及制作过程。

本文引用地址:工作原理

这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。

方波的产生

这里采用CD4069构成方波信号发生器。电路中R1是补偿电阻,用于改善由于电源电压的变化而引起的震荡频率不稳。电路的震荡是通过电容C1充放电完成的。其振荡频率为f=1/2.2RC。图示电路的最大频率为:fmax=1/2.2x103x2.2x10—6=62.6Hz,最小频率为fmin=1 /2.2x4.3x103x2.2x10—6=48.0Hz。由于元件的误差,实际值会略有差异。其它多余的发相器,输入端接地避免影响其它电路。

图2

场效应管驱动电路

由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V,为充分驱动电源开关电路,这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V。如图3所示。

图3

场效应管电源开关电路

场效应管是该装置的核心,在介绍该部分工作原理之前,先简单解释一下MOS场效应管的工作原理。

MOS 场效应管也被称为MOS FET,即Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor(金属氧化物半导体场效应管)的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的是增强型MOS场效应管,其内部结构见图4。它可分为 NPN型和PNP型。NPN型通常称为N沟道型,PNP型通常称P沟道型。由图可看出,对于N沟道型的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上,同样对于P 沟道的场效应管其源极和漏极则接在P型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管,其输出电流是由输入的电压(或称场电压)控制,可以认为输入电流极小或没有输入电流,这使得该器件有很高的输入阻抗,同时这也是我们称之为场效应管的原因。

图4

为解释MOS场效应管的工作原理,我们先了解一下仅含一个P—N结的二极管的工作过程。我们知道在二极管加上正向电压(P端接正极,N端接负极)时,二极管导通,其PN结有电流通过。这是因在P型半导体端为正电压时,N型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的P型半导体端,而P型半导体端内的正电子则朝N型半导体端运动,从而形成导通电流。同理,当二极管加上反向电压(P端接负极,N端接正极时,这时在P型半导体端为负电压,正电子被聚集在P型半导体端,负电子则聚集在N型半导体端,电子不移动,其PN结没有电流流过,二极管截止。

对于场效应管,在栅极没有电压时,有前面的分析可知,在源极与漏极之间不会有电流流过,此时场效应管处于截止状态。当有一个正电压加在N沟道的MOS场效应管栅极上时,由于电场的作用,此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极,但由于氧化膜的阻挡,使得电子聚集在两个N沟道之间的P型半导体中,从而形成电流,使源极和漏极之间导通。我们也可以想象为两个N型半导体之间为一条沟,栅极电压的建立相当于为他们之间搭了一座桥梁,该桥梁的大小由栅压决定。下面简述一下用C—MOS场效应管(增强型MOS场效应管)组成的应用电路的工作过程。电路将一个增强型P沟道MOS场校官和一个增强型N沟道MOS场效应管组合在一起使用。当输入端为底电平时,P沟道MOS场效应管导通,输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时,N沟道MOS场效应管导通,输出端与电源地接通。在该电路中,P沟道MOS场效应管和N沟道场效应管总是在相反的状态下工作,其相位输入端和输出端相反。通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响,使得栅压在还没有到0V,通常在栅极电压小于1V到2V时,MOS场效应管即被关断。不同场效应管关断电压略有不同。也以为如此,使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。

以上分析我们可以画出原理图中MOS场效应管部分的工

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