一、逆變器概述

逆變器是一種能夠?qū)⒅绷麟娔苻D(zhuǎn)換為交流電能的電力電子設(shè)備。圖1所示的逆變器屬于高頻逆變器，通常用于驅(qū)動(dòng)功率在幾百瓦的燈泡，可輕松滿(mǎn)足戶(hù)外照明等用電需求。因其高效的電能轉(zhuǎn)換能力與可靠的運(yùn)行特性，在眾多領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。

二、選用場(chǎng)效應(yīng)管的原因

場(chǎng)效應(yīng)管被應(yīng)用于逆變器制作，主要基于以下幾個(gè)關(guān)鍵特性：

電壓控制器件：場(chǎng)效應(yīng)管屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件，它依據(jù)柵源電壓（VGS）來(lái)調(diào)控漏極電流（ID）。相較于電流控制型器件，電壓控制方式在電路控制與信號(hào)傳輸過(guò)程中更具優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)更為精確、便捷的電流調(diào)控，從而提升逆變器的控制精度與穩(wěn)定性。

高輸入電阻特性：場(chǎng)效應(yīng)管的輸入端電流微乎其微，這意味著它擁有極高的輸入電阻。在電路應(yīng)用中，高輸入電阻的優(yōu)勢(shì)顯著，它能夠有效減小信號(hào)源的負(fù)載效應(yīng)，確保輸入信號(hào)的完整性與準(zhǔn)確性，進(jìn)而提升整個(gè)逆變器電路的性能表現(xiàn)。

良好溫度穩(wěn)定性：場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)電機(jī)制主要依賴(lài)于多數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)。相較于依賴(lài)于少數(shù)載流子的器件，場(chǎng)效應(yīng)管的溫度穩(wěn)定性更為出色。在逆變器工作過(guò)程中，溫度變化是不可避免的，而場(chǎng)效應(yīng)管的這一特性使其能夠更好地應(yīng)對(duì)溫度波動(dòng)，保證逆變器在不同溫度環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

低電壓放大系數(shù)：雖然場(chǎng)效應(yīng)管組成的放大電路的電壓放大系數(shù)通常小于三極管組成放大電路的電壓放大系數(shù)，但這一特性在逆變器應(yīng)用中卻具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。它有助于避免電路中的過(guò)量信號(hào)放大，從而減小信號(hào)失真，提升逆變器輸出交流電能的質(zhì)量，確保其在各類(lèi)負(fù)載下的可靠供電。

強(qiáng)抗輻射能力：在一些特殊的工業(yè)、軍事或航空航天等應(yīng)用場(chǎng)景中，設(shè)備可能面臨著各種輻射環(huán)境的考驗(yàn)。場(chǎng)效應(yīng)管具有較強(qiáng)的抗輻射能力，使其能夠在這些復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定工作，保障逆變器的正常運(yùn)行，為關(guān)鍵設(shè)備提供可靠的電力支持。

低噪聲特性：場(chǎng)效應(yīng)管內(nèi)部不存在因雜亂運(yùn)動(dòng)的少數(shù)載流子擴(kuò)散而引起的散粒噪聲，因此其噪聲水平較低。在逆變器中，低噪聲特性有助于提高電能轉(zhuǎn)換的效率與質(zhì)量，減少噪聲干擾對(duì)電路其他部分及負(fù)載設(shè)備的影響，尤其適用于對(duì)信號(hào)純凈度要求較高的精密儀器設(shè)備供電場(chǎng)景。

三、場(chǎng)效應(yīng)管逆變器電路實(shí)例

（一）電路結(jié)構(gòu)

以下介紹的是一種基于場(chǎng)效應(yīng)管的MOS場(chǎng)效應(yīng)管工頻100W逆變電源電路，其采用ZVS（軟開(kāi)關(guān)電路）設(shè)計(jì)，具有電路簡(jiǎn)單、易于調(diào)試、性能可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具備逆變和充電自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，并帶有電瓶電量指示，極大地提升了使用的便利性與設(shè)備的智能化水平。

電路中，VT1和VT2組成多諧振蕩器，其振蕩頻率設(shè)定為5Hz。為確保在電壓下降時(shí)振蕩頻率的穩(wěn)定性，該多諧振蕩器由穩(wěn)壓管VD1穩(wěn)壓后的電源進(jìn)行供電，從而保障了振蕩信號(hào)的穩(wěn)定輸出。多諧振蕩器產(chǎn)生的方波電壓直接驅(qū)動(dòng)VMOS大功率管，經(jīng)變壓器升壓后，能夠從插座CZ輸出220V的交流電，以滿(mǎn)足各類(lèi)電器設(shè)備的用電需求。

（二）工作原理

逆變工作過(guò)程：當(dāng)電網(wǎng)正常供電時(shí)，繼電器J1通電。此時(shí)，J1-3接通電網(wǎng)電源，為整個(gè)電路提供穩(wěn)定的電力支持。同時(shí)，J1-2從變壓器T的⑧腳切換至⑤腳，使得變壓器的①、②腳相對(duì)0腳產(chǎn)生15V的交流電壓。J1-1則斷開(kāi)多諧振蕩器的電源，導(dǎo)致VMOS管柵極電壓降為零，VMOS管在這種狀態(tài)下相當(dāng)于一個(gè)二極管。15V的交流電經(jīng)VMOS管進(jìn)行全波整流后，對(duì)電瓶進(jìn)行充電操作，為電瓶補(bǔ)充能量，確保在電網(wǎng)停電等情況下逆變器能夠正常工作，提供持續(xù)的電力供應(yīng)。

充電工作過(guò)程及指示功能：在充電過(guò)程中，LED1作為充電結(jié)束指示燈，當(dāng)電瓶電量充足時(shí)，LED1會(huì)點(diǎn)亮，提示用戶(hù)充電已完成；而LED2則用于指示放電完畢狀態(tài)，方便用戶(hù)及時(shí)了解電瓶的電量使用情況。氖燈LD主要用于指示高電壓狀態(tài)，提醒用戶(hù)注意操作安全。

電源開(kāi)關(guān)控制：當(dāng)電網(wǎng)送電但電瓶已處于充足電狀態(tài)，或者雖然停電但暫時(shí)不需要逆變器工作時(shí)，可通過(guò)關(guān)斷電源開(kāi)關(guān)S1來(lái)停止逆變器的工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的便捷控制，同時(shí)也有助于節(jié)約能源，避免不必要的電能損耗。