時間：2023-06-05 10:17:16
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇三極管工作原理，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
高中《通用技術》課的《電子控制技術》教學中，要學習晶體三極管的工作原理。利用現在市場上制作節能臺燈的發光二極管燈板，可以制作三極管電流放大原理示教板。示教板能從三極管3個極中串聯的發光二極管燈的亮暗變化，很容易看到晶體三極管工作時電流大小的變化。
1晶體三極管電流放大原理示教板電原理圖
晶體三極管電流放大原理示教板電原理圖如圖1所示。
2晶體三極管電流放大原理示教板的制作
材料：（1）長60 cm、寬40 cm、厚5 cm廣告泡沫板1塊。
（2）電壓3.6 V發光二極管燈板2塊。
（3）發光二極管1個。
（4）PNP型大功率三極管1只。
（5）9 V電池1塊，1.5 V干電池2節。
（6）1N4007二極管2支。
（7）開關1個，200 Ω電阻1只，4.7 K電位器1只，電線1截。
把上面元件按圖1所示用電烙鐵上錫連接，用透明寬膠帶固定在廣告泡沫板上即可得到圖2所示實物圖。
3晶體三極管電流放大原理示教板的演示
3.1演示三極管處于截止區
開關K斷開，三極管B極無電流，發光二極管全部不亮（三極管E極、B極無電流，三極管處于截止區）。
3.2演示三極管處于放大區
開關K接通，滑動4.7 K電位器，三極管B極上串聯的發光二極管亮度變化小，三極管E極、B極上串聯的發光二極管亮度變化大（三極管B極電流有較小的變化，三極管E極、B極電流就有較大的變化，三極管處于放大區）。
3.3演示三極管處于飽合區
滑動4.7 K電位器到一定值時，三極管E極、B極亮度無變化（三極管B極電流增大，而三極管E極、B極電流無變化，三極管處于飽合區）。
3.4演示模擬信號、數字信號
合上開關K，滑動4.7 K電位器，三極管E極、B極上的二極管亮度可連續變化（模擬信號）。
關鍵詞：疊加定理、電子技術、放大電路
電子技術基礎則是中等職業學校電氣電子類專業通用的技術基礎課程。作為一門基礎課程，對于現有學生來講，課程內容顯然不易理解和掌握。尤其是大量的非線性電路的分析更是顯得艱澀難懂。放大器作為電子設備中最重要最基本的單元電路，其應用非常廣泛，在電子技術中介紹是必不可少的。如何分析三極管放大電路，使學生掌握基本的放大電路的工作原理，就成為了重點中的重點。
一、三極管放大電路課程分析
在講授三極管及放大電路教學過程中，因為是新課程，新元件的使用（原來皆是兩腳元件），學生接受有障礙，且知識點多，從電路組成到直流通路、交流通路、輸入V―A特性、輸出V―A特性、Q點、Ri、Ro、Au、h參數等效電路、飽和失真、截止失真等等（還不包括三極管本身參數，如：?、rbb、rbe等）。當需要理解和記憶的材料數量偏大時，就會給學習帶來困難。研究表明，在這種情況下，把記憶的組織適當分散成若干小單元后，再依次存貯，記憶的效果就會好些。
二、基爾霍夫電流定律與管腳電流關系
基爾霍夫電流定律又叫做節點電流定律，它指出：電路中任意一個節點或假定封閉曲面上，任意時刻，流入的電流之和等于流出節點的電流之和，當討論電流方向有正負時可以有ΣI=0。
當學生根據三極管輸出特性曲線得出，三極管工作在放大區時有iC=βiB時，可以根據基爾霍夫電流定律取三極管為一閉合曲面，則有ΣI=0，即有iE=iB + iC = iB（1+β），且iE方向與iB和iC方向相反如圖所示：
三、疊加定理與放大器靜態、動態分析
疊加定理是線性電路的一種重要分析方法，它解決了由線性電阻和多個電源組成的線性電路中，電流分布的問題。假定在電路內只有各個電源單獨作用時，在此支路所產生的電流保持不變，對此電路求其電流分布，再假定只有第二個電動勢起作用，而所有其余電動勢都不起作用，再進行計算；依次對所有電動勢進行計算后再把所有結果合并進而求出整個電路中的電流分布。
使用電工中對線性電路進行分析方法對非線性元件三極管構成的放大器進行分析時，就要注意電壓或者叫做信號是否能夠疊加的問題。對于放大電路的最基本要求，一是不失真，二是能夠放大，若波形嚴重失真，則波形就無意義，所以只有信號在整個周期內三極管始終保持在放大狀態，輸出信號才不會失真。
一般情況下，在放大電路中，直流信號（靜態電壓、電流）和交流信號（動態電壓與電流）總是共存的，但是由于電容、電感等元件的存在，直流量所經的通路與交流信號所經過的通路并不完全相同，此時就可考慮用疊加定理。
分析電路圖1：
圖中分別有兩種電源，+VCC和US，則可將電路分開，于是根據疊加定理先將US短路，此時注意到整個電路為支流+VCC，于是C1、C2相當與短路，于是又可轉化為圖2：（實際成為電路的直流通路）
又將+VCC短路，于是有此時電路電源為交流電源，可以有C相當與短路，電路可轉化為圖3：（實際成為交流通路）
在進行靜態分析時，充分運用到電位知識點，由教師選擇兩條通路，啟發學生自己得到IB，IC和UCE的表達式。這樣不但使學生掌握了基本共射放大電路的靜態分析方法，而且為學生分析以后的共基、共集以及偏置電路打下了良好的基礎。
四、信號疊加與非線性失真
將靜態工作點Q代入到三極管的輸入曲線，于是可討論Q點位置、UBE與三極管發射極的關系，可見Q點低若uBE
若uBE< 0.7（由圖上可以讀出），則發射結截止，所以截止失真，即陰影部分信號放大失真。
對于飽和失真，當Q點過高時，ib為不失真正弦波，但是由于輸入正半周太大，峰值部分若進入三極管飽和區會引起ic產生頂部失真。同樣利用波形疊加的理論來解釋，有：
當uBE大于 0.7V時，發射結正偏，輸入端不失真，但是有uBE變大，則ib變大，同時ic變大，UCE =VCC―IcRC值變小。若UCE接近于0甚至變為負值時，則三極管集電結正偏，進入飽和區，可能有部分UBE太大的信號無法正常放大，于是有過大的UBE信號（圖中陰影部分）放大失真。
顯然相對于復雜的輸出特性曲線分析，因為學生有疊加的基礎，用信號疊加的方法更加易于理解。同時，對于前面介紹過的靜態工作點Q的分析加深了學生對IB、IC、UCE之間的關系的掌握，起到了即學即用，加深掌握和記憶的效果。
參考文獻：
[1]甄德山，教育學新編，天津教育出版社，1996.6，天津
[2]周紹敏，電工基礎，高等教育出版社，2006.5，北京
關鍵詞：工程實訓；光機電一體化；電機調速
中圖分類號：TH-39 文獻標識碼:A
引言
工程訓練課程是高等教育的一個重要環節，在培養學生的工程實踐能力、專業綜合能力和創新能力等方面有著其它課程不可代替的作用。但實訓內容較為單一刻板存在著照本宣科，依葫蘆畫瓢的現象，多數情況下學生只是跟著教學進度進行練習而已，學生個人的想象力和直覺思維沒有開發出來，不善于質疑、批判并超越教師和書本。為主動適應當代社會對人才的需求，主動銜接“卓越工程師教育培養計劃”，本文通過多年教學實踐，試圖從電子工程實訓項目的內容出發，設計了一種集光、機、電技術于一體的直流電機調速控制實訓項目。項目內容豐富，合理并具有層次性，注重經典與先進性相結合，有較好的靈活性和拓展性，為培養學生的工程意識和工程綜合能力提供了一個行之有效的載體。
1 項目的基本工作原理與設計
1.1 PWM直流調速原理
我們知道直流電動機轉速n可表示如下：
n=(U-IR)/kφ （1）
式（1）中U為電樞端電壓，I為電樞電流，R為電樞電路總電阻，φ為每級磁通量， k為電動機結構參數。
從式中可知，改變U、φ、R等變量都可達到電機調速的目的，但最方便有效的調速方法是對電樞電壓U進行控制。本文采用經典的脈寬調制PWM直流控制技術，利用晶體管的開關特性對電壓進行調制，按一個固定的周期來接通與斷開功率晶體管，并根據外加控制信號來改變一個周期內“接通”和“斷開”時間的長短，使加在電動機電樞的電壓占空比改變，即改變電樞兩端平均電壓大小，從而達到控制PWM信號。
在實訓過程中，產生PWM信號有4種方法可供學生選擇：
a、分立元件組成的PWM信號發生器。成本低、原理清晰，但電路復雜、調試難度大。
b、采用專用PWM集成電路，電路簡單、性能好，但成本較高。
c、軟件模擬法，利用8051單片機的I/O口，通過軟件對該引腳輸出高低電平來實現PWM波。這種方法需占用CPU的大量資源，編程復雜，使得單片機的工作效率大為降低。
d、利用新一代單片機自帶的PWM口，通過控制單片機的初始化設置，使其自動產生占空比可變的PWM，只有在改變脈沖寬度時，CPU才進行干預，該方法控制直流電動機轉速簡單、可靠。
2.2項目的整體結構與設計
我們以自帶PWM口的P87LPC768單片機為核心部件進行闡述，光機電一體化直流電動機調速控制實訓項目的整體結構如圖1所示。
(1)單片機
選用P87LPC768，由于單片機只有20個引腳，既要控制電機的速度，又要顯示轉速，還要連接四個按鈕開關。I/O口線比較緊張，因此采用了片內振蕩和內部復位，使其對應的3個引腳可作為I/O口線使用。單片機的PWM0(P0.1)口作為PWM輸出口。
本實訓項目主要采用P87LPC768的一路PWM輸出，PWM輸出主要由一個10位的輸出頻率相關寄存器CNSW及一個10位的脈沖寬度寄存器CPSW組成。根據需要設置CNSW的值，可得到PWM的輸出頻率：
fPWM=fc/(CNSW+1) （2）
設置CPSW的值，可得到PWM的脈沖寬度。對運行的電機而言，各種不同的CPSW值就是各種不等的電壓。
(2)轉速檢測電路
采用光電傳感器測速電路。即在電機的轉軸上加裝一個圓盤，沿圓盤周邊均勻開一圈小孔，再通過對射型光電傳感器。當電機帶動圓盤轉動時，對射型光電傳感器上的發射單元發射的光線通過圓盤上的透光孔，交替地照射到接收單元，完成光電轉換，經放大整形可得相同頻率的連續脈沖，將脈沖信號送到CPU的計數器T1，計算出電機的實際轉速。
（3）功率驅動電路
功率驅動采用單電源可逆控制方式，一般采用由功率開關器件組成的H型橋式電路。有以下幾種選擇：a.采用功率場效應管，開關性能好，但價格較高；b.采用大功率三極管，但因直流放大系數hFE太小，需驅動的功率較大；c.采用中、小功率的三極管連接成達林頓結構，hFE較大，驅動功率較小，可由單片機直接驅動，且價格適中。
電路如圖2所示，其特點是在一個周期內V12、V13與V23、V24和V21、V22與V15、V16兩組達林頓管交替導通，改變一個周期內兩組達林頓管導通時間的長短，就可實現對電機轉速和轉動方向的控制，開關頻率可調至25kHz左右。
(4)LED顯示電路
數碼管顯示電路設計4位數碼管來顯示設定轉速和動態轉速，采用動態掃描顯示方式，主要采用軟件掃描，占用了11條I/O口線。其中7根線用于段碼的選擇，4根用于位選擇，LED采用共陰極接法。
(3)按鈕開關
電機的運行根據需要由四個按鈕開關進行控制，單片機采用中斷掃描方法讀取按鈕信號，它們的功能分別是啟動/停止鍵、正轉/反轉鍵、定時鍵、轉向鍵。其中轉向鍵還可以使電機循環定時轉向。
本項目采用樂高（LEGO）機器人傳動結構組件構建減速齒輪，曲柄連桿等機械機構安裝在電機轉軸上進行動態演示。至于對過電壓、欠電壓和過電流保護電路的實現方法，相關文獻介紹較多，在此不作贅述。
3 教學實踐
3.1教學思路
根據電子實訓課程教學大綱的要求，我們在教學實踐中始終堅持重基礎知識，重基本理論，重基本技能的教育，實現了基礎與前沿，經典與現代，課外與課內的有機結合（4）。光機電一體化直流電機調速控制實訓項目是可供學生自主選擇的知識覆蓋面較全面的項目之一，學生利用這一實訓項目綜合運用模擬和數字電路，單片機原理及接口技術，傳感器技術和電力傳動控制技術，機械機構設計等課程的知識，對其進行綜合論證、設計、組裝和調試，達到培養學生的綜合設計和創新能力為主線的教學指導思想。
3.2教學安排和實施過程
學生選擇本實訓項目后，老師把學生分成若干個小組，每組人數3~4人，若發現優生和差生有扎堆現象，需做出適當調整，以促進學生互相學習和項目的完成。項目分為必修和選修兩部分，必修部分是電機轉速閉環PWM控制和功率驅動電路以及轉速檢測電路，其它為選修部分。對于必修部分，老師從電動機轉速閉環PWM控制原理入手，從轉速檢測（FG），頻率/電壓轉換器（f/v），基準三角波發生器，PWM調速以及功率驅動電路的組成、工作原理和設計思想進行詳盡的講解和解剖，電路組成如圖3所示。
實訓過程中，著重啟發學生利用基礎專業課程中學過的元器件知識，并結合查閱相關資料完成設計，力求拓展學生的視野，教師的工作是努力促成學生從知識積累向綜合能力的轉化。無論是必修部分還是選修部分，每一個功能電路都可以用不同的方案去進行設計，把學生的興趣愛好置于核心地位，鼓勵主動探究，為其個性發展創造條件，使得不同層次，不同基礎的學生都可以找到自己的角色。
學生實訓成績評定，主要依據在設計和制作本項目的過程中，能做出多少功能電路，方案設計的先進性及合理性，是否具有獨到創新之處，電路布局規范程度，測試數據和波形的準確性，實習報告是否全面完整，先由各組學生自評和互評，最終由老師綜合考評確定實訓成績。
3.3解決問題實例
在設計功率驅動電路時有的學生決定采用H型可逆雙極性控制方案，使用了如圖2所示的電路，但在通電調試過程中，屢屢發生三極管被擊穿冒煙的情況，這是由于三極管工作在開關狀態，集電極電流的變換滯后于基極電壓的變化，三極管內部存在結電容效應而造成的。我們啟發學生，在上面三極管導通時，如何保證下面三極管截止，反之亦然。大家開動腦筋，反復琢磨，終于有了方案，引入如圖2所示的XY和NM兩條導線，其原理是，當三極管V12和V15的基極為高電平時，V12和V13飽和導通，V15和V16截止，V15的發射極電位比基極高0.7V，反之亦然，從而保證了在同一時刻上下兩組三極管只能有一組導通，相當于自鎖。問題解決后，電機運行始終正常，使學生對三極管的特性有了更加深刻的理解。領悟到了基礎理論的重要性。
整個教學過程中我們始終強調工程設計，處理方法以及工程實踐中實際問題的解決。同學們感悟頗深，從課堂上學來的知識往往不是很深刻，只有從實踐中帶著問題學到的東西才說得上記憶深刻，真知灼見。
結語
工程訓練實踐教學中的實訓項目不應是固定的、單一的、封閉的，而應是多元的、開放的。學生通過實踐開闊了視野，活躍了思路，激發了靈感，養成了實事求是的態度，一絲不茍的嚴謹作風，勇于面對失敗和挫折，積極進取的探索精神，實現了學生綜合素質和創新能力的全面提高。工程實訓內容應與現代技術發展的應用水平保持同步，并不斷更新，動態調整，以適應卓越工程師教育培養的教學改革，適應國家經濟發展、技術進步的需要。
參考文獻
[1]浦龍梅，楊增強。單片機控制的PWM調速裝置的研究[J].電子技術，2006，(2):37-39.
[2]包松，鮑可進，余景華，基于單片機PID算法的直流電機測控系統[J].微機發展，2003,13(8):72-74.
[2]曹琳琳，曹巧媛，單片機原理及接口技術[M].長沙：國防科技大學出版社，2000.
關鍵詞：課程 實驗與實踐 教學改革 教學質量
中圖分類號：G421 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（b）-0-01
電子技術是電子專業、通信專業、電子與信息技術專業、應用電子技術專業、自動控制專業、計算機專業的基礎課程，課程的顯著特征之一是其實踐性特別強。對于職業技術學校的學生，要想很好的掌握電子技術，除了掌握基本器件的原理、電子電路的基本組成及分析方法外，還要掌握電子器件及基本電路的應用技術，因而重視實驗和加強實踐已成為職業技術學校電子技術教學中不容缺少的重要環節。
當前，職業技術學校的電子技術教學面臨著嚴峻的挑戰。其主要表現在以下四個方面：一是職業技術學校的學生程度參差不齊，并且理論基礎水平大多比較薄弱；二是教材滯后并缺少針對性，遠遠不能跟上時代的發展；三是所學知識缺少靈活性，難以適應社會各行各業的需要；四是受試驗場地、條件、儀器設備、經費等各方面的限制，學生很難有實驗和實踐機會。因此，必須針對這些因素對教學方法進行改進。教學方法的改進可以抓住實驗和實踐這兩個環節，并充分利用仿真技術和自制教具等多種手段以提高教學質量，從而達到培養出適合于職業技術教育特點的實用性技術人才的目的。
1 在教學中要重視實驗教學
對于職業技術學校的學生來說，其綜合素質參差不齊，并且理論基礎水平較薄弱，面對復雜且枯燥的理論推理及難記的公式，學生往往缺乏學習熱情。所以，在教學過程中應抓住基礎驗證性演示實驗，做好設計性試驗，深化綜合性實驗。1）通過基礎性演示實驗教學，使枯燥的的理論指導變得更為直觀、生動。形象的演示，可使學生更好的掌握器件的性能及電子電路的基本原理，真正做到深入淺出。通過實驗掌握理論，在實驗中鞏固理論，有利于激發學生的學習熱情，從而達到較好掌握知識的目的。例如我們在給0212班講解半導體三極管工作原理時，由于學生化學知識有限，從微觀上分析其工作原理時學生會覺得晦澀難懂，而演示實驗卻讓學生直接從電流表的讀數上掌握了三極管的工作原理，進而也了解了三極管的工作性能。所有的同學都活躍起來使課堂教學效果事半功倍。2）通過設計性實驗教學，可以提高學生對基礎知識的運用能力掌握參數及電子電路的內在基本規律真正理解模擬電路參數“量”的差別和工作“狀態”的差別及數字電路的輸入、輸出邏輯關系。例如學完集成運算放大電路，可以應用EWB實驗仿真軟件進行集成線性應用電路和非線性應用電路的功能測試，使學生體會到電路參數“量”的差別和工作“狀態”的差別，既能減輕學校儀器設備的損耗，又可以讓學生掌握新的知識，從而拓寬學生的知識面，使其學有所獲。3）通過綜合性實驗教學，可以提高學生對單元功能電路的理解，了解各功能電路間的相互影響，掌握各功能電路之間參數的銜接和匹配關系，以及模擬電路和數字電路之間的結合，提高學生綜合運用知識的能力，形成自己靈活多變的知識體系。例如我們在0212班、0218班的半導體收音機調試試驗時，學生通過調試過程，既掌握了整流濾波電路、振蕩電路、多級放大電路、功放等電路及它們之間的銜接與匹配，又令學生學會了應用各種儀器儀表進行電路測試的方法，強化了學生的技能訓練。
2 在教學中要加強實踐教學
針對我院培養實用型技術人才的目標，結合本課程實踐性特別強的特點，在教學過程中要搞好階段性實踐，強化課程實踐。1）通過階段性實踐，深化學生學習過程中的知識點，突破疑難點，提高學生的知識運力。0212班的學生在學完功率放大電路后，及時進行了功率放大電路的實訓。為此，我們安排了一個功率放大器實訓，其中包含變壓、整流濾波、穩壓電路、功率放大電路等，并在電路中設置了一些測試點。通過實訓可以達到以下幾個目的：學習萬用表的使用（包含元件好壞的判別、歐姆檔、交直流電壓或電流檔）；確知全波整流電路輸出電壓理論值與實際值是否相符；確知穩壓電路電壓在電源波動或負載電流改變時是否保持穩定；觀測電路的靜、動態電流隨負載改變的情況，還可用示波器演示信號的放大過程。在實踐中還可以練習基本功（如焊接、連線方法等）。學生的學習熱情大大提高，他們有的連中午、晚上都在加班加點，為的是早一點看到自己的處女作是否成功。教師在整個實訓過程中主要是教學生安裝調試并幫學生解決出現的問題，讓理論在實踐中得到驗證，既深化知識，又提高了學生的實踐操作能力。2）通過課程時間，提高學生的綜合運用能力及創新能力。0212班的學生進行的半導體收音機的安裝和三位顯示計數系統的安裝，使學生們不但熟悉了收音機和位顯示記數系統的電路原理，而且還掌握了組裝和焊接工藝及故障判斷與排除方法。有一部分同學的制作精度很高，孫濤同學還在多用戶報警器的實訓中自行在原電路基礎上加入光感電路，實現了光控報警。實踐不但培養了學生的學習熱情，還激發了他們的創新能力。
3 激發學生的學習興趣
對此，不僅要抓住實驗和實踐這兩個環節，還要利用仿真技術.和自制教具等多種教學手段激發學生的學習興趣。1）充分利用教具進行教學，調動學生思維并激發其創造性。例如：0201班的學生學習編碼譯碼顯示器時我們用自制的教具做演示，不但所有的學生都興味盎然地掌握了編碼和譯碼顯示的邏輯功能，還有一部分同學聯想到了實際生活中的應用前景。2）為克服版之和是實驗室，實驗器材等方面的限制，電子技術的教學最好利用EWB實驗仿真軟件和多媒體來教學，這可是枯燥抽象的理論知識直觀形象化，可以滿足不同層次、不同課時、不同專業的學生需要。總之，隨之電子技術的突飛猛進的發展，知識更新換代的速度不斷加快，社會人才競爭也日趨激烈，社會對人才的要求越來越高，給職業技術教育的就業形勢帶來了巨大的壓力。因此，對我們職業技術學校學生的電子技術教育教學方式也提出了更高的要求。電子技術又是一門實踐性很強的學科，且它應用于各行各業，所以，我們一定要搞好其實驗實踐教學，并充分利用仿真技術和自制教具等多種手段提高教學質量，從而達到培養寬口徑實用型技術人才的目標。
參考文獻
關鍵詞：500kW短波發射機；射頻系統；工作原理
1 概述
我臺目前有五部TSW2500型500kW短波發射機，其中丙機房有三部，是我局最早引進的，如今已運行了十五年有余。機房有兩部，是在2003年安裝的，運行也近14年了。本文對射頻系統的原理和構成進行說明，便于同行參考。
2 射頻系統
射頻部分組成分為頻率合成、自動增益控制、射頻寬放、射頻驅動級輸入網絡、射頻驅動級、即射頻末級輸入網絡、射頻末級、射頻末級輸出網絡、VHF濾波器以及平衡/不平衡轉換器等部分組成。
射頻驅動級電子管V1為超蒸冷陶瓷三極管CTK12-1，射頻末級電子管V2為超蒸冷陶瓷四級管TH576。
磣云德屎銑善韉納淦敵藕牛經過射頻自動增益控制輸入到全固態寬帶放大器。射頻寬放輸出500W，推動射頻驅動級將射頻信號提高到5kW，以推動射頻末級管正常工作。射頻末級電子管的屏極電壓是由PSM提供的音頻+直流，射頻末級電子管工作在C類（丙類）放大區，輸出載波功率500kW。
輸出網絡由低通結構的三節π網絡組成，將負載阻抗50Ω變換成末級管TH576所需的屏極阻抗190Ω。丙類放大器的屏極電路所需要的品質因數Q值，也取決于輸出網絡，另外，三π網絡也起諧波濾波作用，即對諧波進行衰減（對于屏極上所有諧波呈現盡可能低的阻抗）。
如果發射機進行調諧（換頻），則存儲的和預設的調諧數值（MP值）首先對所有可調元件進行調整，稱為粗調，粗調完成后加高壓，根據鑒相值和電壓電流的變化進行自動細調達到滿足發射機穩定工作的各種標準狀態（末級電子管柵流、簾柵流、屏流、輸出功率等）。
射頻末級由末級驅動網絡（π網絡），末級電子管，輸出隔直電容和相應的供電、中和和取樣電路組成。
驅動π網絡的橫臂為電感L133（MP4），一個豎臂為電容C133（MP2），另一個豎臂為末級管的柵陰極間電容。網絡直接安裝在末級電子管的下面，管座的底部（控制柵極）正對著調諧線圈L133的滑動接點的壓接圓銅板，為的是保持寄生電感最小，調諧電容C133也以最短的距離與管座的底座（陰極）聯接。發射機換頻時要調整該π網絡，達到驅動級與末級間的匹配。
射頻驅動級激勵射頻末級電子管工作，將直流能量以及音頻部分整合為射頻，將發射機輸出的雙邊帶調幅波通過饋線輸送至天線或假負載上。射頻末級使用一只超蒸發冷卻陶瓷四極管-TH576，采用陰地線路，陰極直接接地，四極管工作在C類狀態。
采用TH576電子管，是因為具備較好的高頻特性，陰極和柵極引出環相互交換位置，對于陰極直接接地的線路來講，電子管的管座可以非常簡潔（僅裝有硅樹脂模壓的片狀電容（C221）用于簾柵極退耦，管座上的所有觸點均鍍銀降低接觸電阻），控制柵極和簾柵極線路的處理也可以更為直接和簡潔，很好的縮小了管子的尺寸，對提升功率放大器的高頻特性有很好的幫助。
按照電子管TH576的特性，可以工作在無柵流狀態，驅動功率僅僅用于補償輸入匹配線路損耗，但為了工作在穩定的飽和C類狀態，射頻末級仍然工作在小柵流狀態（約2A），需要激勵功率大約3-4kW，-800V偏壓加在控制柵極。載波狀態下，射頻末級放大器提供大于500kW的輸出功率，屏極阻抗大約為190Ω，屏極電壓為14kV。
射頻末級和其輸出網絡之間的射頻耦合是通過隔直電容C250（2nF/45kV）來實現的，該電容由鍍銅的特氟隆制成，呈圓筒狀，套在射頻末級管屏級上。這種結構設計緊湊，引線電感很小。
屏極中和電容C140是連接在輸出耦合電容C250的后面，在輸入一邊，是連接在輸入匹配網絡的輸入端，為了在高頻端得到更好的調節能力。
3 結束語
我們還需要對機器設備做進一步的分析研究，更好的掌握它，駕馭它，從而確保安全播出任務的圓滿完成。在此，我們希望有機會多與同行們進行一下工作交流，互補互進。
【關鍵詞】電視機；故障檢測；維修技巧
1.引言
電視機作為電子技術中的一個特殊領域，它重點研究圖像信息的處理與顯示。由于電視機在社會上的擁有量比較高，而隨著時間的推移或其它因素的影響，電視機或多或少地都會出現各式各樣的故障，但如何快速檢測和排除故障，是維修人員追求的目標。由于電視機品牌繁多，電路復雜，故障千變萬化，如何快速查找并處理好電視機的故障并不是一件簡單的事情。整個維修過程即需要專業基礎知識，還要有熟練的操作技能與技巧。本人多年來在指導學生電視機維修的實踐教學中，積累了一定的維修經驗，并結合理論學習，總結出判斷電視機故障的兩點技巧。一是在通電狀態下維修，從各路電壓入手，測量故障電路測試點電壓；二是在斷電狀態下維修，找到故障電路電流稍大的范圍，利用萬用表對易損件電阻等測量，快速檢測出電視機的電路故障并加以排除。
2.在通電狀態下
電視機維修的首要問題就是故障點的鎖定。雖然電視機內部電路復雜，而且各個品牌之間也有所差異，但是電視機的電路原理是相同的。我們會根據電視機顯示的故障，鎖定故障范圍，然后通過關鍵點電壓的測定，檢測故障所在的部位。
【例1】這里以電視機常見的故障無圖像、無光柵、無伴音為例。電視機出現上述問題，故障可能是在電源電路或者是行掃描電路，也可能是兩個部分同時存在問題。
我們第一要查看主電源的電壓是否正常，如果電壓不是115V，我們應該切斷行掃描電路，給電視機的電源主回路加個負載，負載的大小要與電視機的功率相匹配，這時如果電壓還是不正常，應斷定電源電路出現故障；如果電壓正常，故障可能就在行掃描電路。判斷出故障所在，再進行具體分析。（1）電源電路故障：我們可以測量電源部分的直流電壓是否正常（300V），推斷出故障是在前面的整流濾波電路還是開關振蕩電路。（2）行掃描電路故障：我們檢測行輸出變壓器的二次側電壓，如12V、180V等，如果電壓正常，說明掃描電路良好，若其中哪組電壓不正常，故障就出在其中。當檢測行輸出變壓器二次側沒有電壓時，可以檢測行輸出管的BE級間電壓，如果有0.2V的負電壓，則證明振蕩電路沒問題，說明故障在行輸出電路上。通過上述操作我們就能鎖定電路故障所在，快速排除。
在電路故障區域鎖定之后，我們如何從故障電路中發現損壞的元器件？當然有些元器件明顯的故障可直接判定，例如電阻的燒黑，電容的爆裂和漏液，而絕大部分電阻、電容、穩壓管、三極管、集成塊損壞是肉眼分辨不出來的，不能將每個元器件拆下來檢測，但可以根據每個元器件工作時的電壓特性來確定。在帶電的狀態下，通過電壓的檢測，可以斷定元器件是否良好。
通常情況下電阻易出現燒斷性故障，特別是大功率電阻很容易燒斷，若量得大功率電阻其電阻阻值很小，且其兩端電壓很高，可斷定電阻已損壞。二極管正常工作狀態下，正向電壓降一般只有0.7V，一旦發現二極管正向壓降大于此數值的話，可認定二極管斷路，二極管短路時會引起所在電路中保險絲或保險電阻燒斷；三極管工作在放大狀態時，必須滿足三極管的特性即發射結正偏、集電結反偏，但對于三極管NPN型，應該是Uc>Ub>Ue，Ube接近0.6V-0.7V，否則三極管放大電路可能存在問題；對集成塊各引腳電壓的檢測，與標準電壓進行比較，通過電壓不同判斷故障所在的電路。通過測量元件工作電壓、進一步縮小故障的范圍，但最終元件的好壞還要通過測量元件阻值來確定。
電壓法在電視機維修中應用很多，下面是兩個疑難故障的檢測和排除的實例。
【例2】有一臺彩電，輸出厚膜塊經常燒壞，更換新的厚膜塊后還能保持一段良好工作時間。經檢測場輸出厚膜塊和主電源工作電壓，發現其電壓都有些高，而且無法調整，因此我們認為電源部分存在問題。經檢測是電源部分的振蕩電容容量減小，引起主電源輸出電壓過高，更換電容后電源電壓恢復正常，故障排除。
【例3】另有一臺彩電，用的是TA8719 BN集成電路，該機開機后有聲音但圖像顯示不正常，而且屏幕上不斷變換著NTSC和PAL兩種制式。用手拍打電視機頂蓋后有時可以正常收看，從此現象可以判斷故障為接觸不良，經多次修理后，此故障仍未排除，而且與此故障有關的電路都進行了檢修。后用電壓檢測法，當故障出現時，檢查解壓板與主板間插排，發現其中一個引腳電壓在變動，因此判定此腳接觸不良，后將該腳與解壓板重新焊接，故障排除且圖像正常。
以上只是電壓法在電視機維修中的應用，但是在實際操作過程中還有一些故障是不允許通電檢測的，因為通電檢測會損壞一些主要元件，基于此將另一種技巧教給大家——易損件電阻的判別。
3.在斷電狀態下
在電視機維修中，電阻故障占有相當大的比例。電阻器的損壞一般分為二種情況：
3.1 由外部原因造成
由于某種原因（多數是由于其他元器件的擊穿損壞），致使電路中的電壓、電流異常上升，造成在該電阻上產生的耗散功率大大超過了其額定功率而燒毀損壞。由外因造成的電阻損壞，多數會在電阻外觀上呈現出明顯的燒焦痕跡，用肉眼即很容易發現，但也有少部分特殊電阻（如保險電阻）例外。因此，在檢修中如看到有燒焦的電阻或是保險電阻燒斷等情況，必須進一步查明造成該電阻損壞的原因并加以排除。若只是簡單地更換電阻，不僅不能將機修復，還有可能使故障進一步擴大，造成不必要的損失。
3.2 由內部原因造成
因電阻本身質量不良，使阻值發生了變化，破壞了電路的正常工作，由此引發電視機產生各種各樣的故障現象。這種情況只要能找出損壞的電阻，直接進行更換，便可立竿見影地排除電視機故障。電阻本身變值損壞通常在外觀上看不出有何異常，只能通過萬用表檢測才能發現。在實踐中還可看到，這種變值損壞的電阻有其一定的規律性：一種阻值一般是變大或開路；另一種是小阻值電阻損壞的概率相對較高。對于開路性損壞的電阻，一般通過檢測都能馬上被發現，但對于阻值變大的情況，檢測中如果稍為馬虎就很容易把它放過，結果使維修走彎路甚至陷人困境。因此，在對被懷疑的電阻進行檢測時，一定要認真、仔細，只要阻值誤差超過10%以上就要引起注意。如果所用萬用表精度不夠，可另外用同阻值且準確的電阻來進行對比測試，即能發現問題。另外，檢修中當判斷故障在某部分電路時，不妨對這部分電路中的小阻值電阻多加留意，一般小阻值電阻都是起限流保護作用的，那么電流大的地方，元件壞的機率也大。實例如下：
【例4】一臺長虹c2551彩電，伴音、黑白圖像正常，但無彩色。
經檢查制式選擇無誤，從AV輸入接口接入由錄像機播放的節目信號，將色飽和度調至最大，同樣無彩色，因此可確認故障在色度信號處理電路。考慮到LA7680已更換過，且故障如故，因此可基本排除集成塊的原因，重點對電路進行檢查。先后對色度帶通濾波器、制式轉換電路、色飽和度控制電路等進行檢查均未發現異常，更換色副載波振蕩晶振無效，當檢查到集成塊⑩腳元件時，發現R263已由220kΩ變為280kΩ，另取一只220kΩ電阻換上后，彩色出現，故障排除。由LA7680工作原理分析，該機此集成塊⑩腳外接的R262、R263、R264、R265、C265等組成低通濾波器，它與自動相位控制電路及壓控振蕩器共同構成鎖相環路。因此，⑩腳外接個別元件損壞，會導致色副載波的振蕩頻率及相位無法被色同步信號鎖定，使內部消色器啟動，從而造成無彩色故障。據前維修人員說，他也曾幾次檢查過這個電阻，但每看到表針指在200kΩ左右即認為“差不多”而沒有引起注意。如此馬虎，將故障元件一次次地從眼皮底下放過，最終使維修進入死胡同也就是必然的了。
4.結語
通過上述幾個實例，大家會發現它們都各自具備自己的特點，而我們所說的技巧大多都是經過維修經驗總結出來的，一要選擇合適的方法，二要仔細觀察才能發現蛛絲馬跡。在這里還要提醒大家一句，在維修電視機的過程中，能在通電狀態下維修的，盡量選擇通電，因為只有在電視機工作的時候才會暴露出電壓標稱值的對與錯。
參考文獻
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[2]肖運虹.電視技術[M].西安：西安電子科技大學出版社，2000.
[3]呂剛，劉華東，何建新.彩色電視機維修技術[M].武漢：武漢大學出版社，2009，1.
一、汽車電源系統原理
汽車電源系統由兩部分組成，即鉛蓄電池和交流發電機，鉛蓄電池和交流發電機并聯在一起工作。在發動機沒有啟動或已經啟動沒有達到穩定帶速之前，主要由蓄電池提供能量。當發動機達到穩定帶速以后，主要由汽車發電機提供能量，同時交流發電機為鉛蓄電池充電。正常工作中鉛蓄電池與發電機并聯，由于鉛蓄電池的電壓鉗位作用，電源輸出電壓基本保持在額定電壓基礎上。如果汽車處在長時間低耗能的狀態下運行，鉛蓄電池可能出現滿電情況，如果發電機繼續為鉛蓄電池充電，鉛蓄電池的端電壓會隨充電電壓升高，產生交流發電機撇載現象。在撇載狀態下，鉛蓄電池失去電壓鉗位作用，輸出電壓等于交流發電機整流輸出電壓，大約15伏左右。
二、汽車電源保護電路作用
鉛蓄電池額定電壓大約為12伏（柴油車為24伏），交流發電機輸出額定電壓大約為14.5伏。汽車電器設備額定電壓是12伏，如果出現撇載現象，交流發電機電壓接在電器設備上，此時電壓已經超出額定電壓的20%，可能燒毀用電設備。為了防止汽車電氣設備在發電機撇載后出現燒毀現象，需要對汽車用電設備進行保護，這個保護用電設備的電路，我們稱之為汽車電源保護器。本項目主要就是研究保護汽車用電設備的保護電路，以便使汽車能安全、可靠地運行。
三、汽車電源保護電路結構
汽車電源保護電路主要是把用電設備電壓控制在額定電壓的10%以內。而對于汽車而言，出現撇載現象之前，用電設備不會出現過壓現象而燒毀；出現撇載現象后，電壓升高可能燒毀用電設備。電路設計上采用兩部分組成，一部分采用開關控制哪一路電路接通；另一部分采用直流串聯穩壓電路使撇在后輸出電壓穩定。該電路主要由穩壓電路和開關控制電路兩部分組成，撇載之前電源電壓經過常閉觸點加在負載上，此時保護電路幾乎對原電路沒有影響；撇載之后，電壓經過常開觸點送到穩壓電路，經過穩壓后加到負載上。這樣就可以保證用電設備在額定電壓下工作，從而使用電設備更加可靠地運行。
四、汽車電源保護電路工作原理
電源保護電路與普通串聯型穩壓電源略有不同，在穩壓電源的前邊增加了多觸點繼電器，當電源電壓在12伏（汽車發電機撇載之前）時，繼電器不動作，電源經繼電器常閉觸點，加到用電設備上。當電源電壓增加到12.5伏以上時，繼電器動作，常閉觸點打開，常開觸點閉合，電源電壓經繼電器常開觸點，經串聯穩壓電路穩壓后加到用電設備上。
串聯穩壓電路使用了具有溫度補償特性的，高精度的標準電壓源集成電路TL431，所以使電路簡化，成本降低，而穩壓性能卻很高。穩壓管TL431的穩壓值連續可調，這個穩壓值決定了穩壓電源的最大輸出電壓。調整管用的是大電流NPN型金屬殼硅管，由于它的發熱量很大，如果條件允許，盡量購買大的散熱片，擴大散熱面積，如果不需要大電流，也可以換用功率小一點的硅管，這樣可以做的體積小一些。濾波用兩只50V、4700uF電解電容并聯，使大電流輸出更穩定，如果考慮高頻波影響，可以增加一個低容量濾波電容。
五、汽車電源保護電路設計技術關鍵點
應用汽車電源保護電路可以有效保護汽車用電設備，防止用電設備因為電源電壓升高而損壞。雖然電路在設計上采用穩壓電路，但又與傳統串聯型穩壓電路不完全相同，具體體現在以下幾方面：
1.電源調整管采用雙管串聯形式，可以提供更大的電流。汽車電路具有低電壓、大電流的特點，因此采用雙管串聯，可以增加輸出電流。電流的增加會使調整管管耗增加，調整管可能會產生大量的熱量，三極管的選擇很重要，同時散熱問題也是項目研究的重點，除了考慮增大散熱片外，必要時還可以考慮增加風扇散熱，以保證三極管工作穩定。
2.為了降低電源保護設備插入損耗，采用繼電器對電路中電壓分段控制。利用繼電器控制串聯穩壓電路的工作狀態，只有在電源電壓升高時，穩壓電路工作，其他情況下穩壓電路不工作，這樣就可以降低設備損耗。
3.繼電器在斷開、吸合瞬間，可能產生脈沖電壓，影響輸出電壓穩定。為了防止輸出電壓受到影響，電路中采用雙電容并聯形式，提高電路的充放電時間，降低由于繼電器動作產生的影響。
汽車電源保護器主要是針對目前汽車市場上出現用電設備偶爾燒毀而設計的，電路結構簡單，穩壓效果好，安裝維護比較方便，插入損耗小。該電路主要為5A以上用電設備設計的，如果為收音機、電視機等供電，電源調整管還可以選擇小功率管。電路的缺點是輸出電壓在繼電器動作前后可能不一致，設備體積可能略大，如果采用風扇散熱，可能增加設備能耗等。但不管怎么說，這都是目前市場上絕無僅有的一款為汽車電器設備設計的保護電路，隨著汽車電子技術的飛速發展，在不久的將來它將發揮巨大的作用。
參考文獻：
[1]張華.汽車電工電子技術.北京理工大學出版社，2011.8
關鍵詞：直流電源系統 計算機監測 逆變電源晶閘管保護
隨著電子技術的不斷發展，先進技術的不斷出現，采用了下列兩項新技術，不但可以提高大功率逆變電源運行的可靠性，而且還能夠延長其使用壽命。下面介紹一下兩項新技術的應用。
1 直流電源系統的新技術
以往的直流電源系統由工頻變壓器，可控硅相控整流充電機和免維護全密封閥控式鉛酸蓄電池組等組成，改進方案如下：
1.1 N+1冗余高頻開關電源模塊 設備的正常工作需要有充足的動力來提供支持，充電機在直流電源系統中所擔負的作用就是通過不斷充電，使蓄電池始終保持足夠的電量。充電機的構成一般分為兩大部分，即工頻變壓器和可控硅相控整流和濾波裝置。其缺點是一旦出現故障，由于停電檢修時間較長，容易使整個系統處于危險狀態。通常的應對之策是采用雙充電機，這樣不僅會耗費更多資金、增加占地面積，而且一旦備用設備同樣出現問題，其危險狀態仍然無法解除。為了規避此類問題，利用N+1冗余高頻開關電源模塊就成為合理的選擇。其思路就是將原來的一個充電機替換為多個高頻逆變開關式小充電機。N+1冗余高頻開關電源模塊，即指用N個模塊承擔額定負載，它們可以帶電插拔，既彼此獨立又協同工作，更換模塊只需一分鐘就可完成。再加上備用模塊，可保證隨時對故障模塊進行更換。相比于雙充電機模式，它的體積小、重量輕，可靠性更好。而且300KHZ的工作頻率使其工作效率更高，還可免去冷卻風扇，工作噪音大大降低。原因就在于其采用了零開關高頻逆變技術，在零電壓條件下，可使逆變橋的大功率開關管開通和關斷，使開通和關斷時的峰值功率損耗從十幾千瓦下降到1千瓦左右，從而使開關管的平均功耗從幾百瓦下降到幾十瓦。模塊工作原理框圖見圖1。三相380V電源輸入后，經整流濾波成直流，再由橋式電子開關逆變成300KHZ高頻，通過高頻變壓器隔離變壓后，使整流濾波成直流給電池充電。由于頻率高，變壓器體積很小。零開關技術的采用降低了電磁干擾的程度，而且效率達到90%以上。由于采用了智能技術，模塊可以實現自動均勻充電以及在浮充之間的切換，減少了人工工作量，同時電池壽命得以延長。模塊獨立工作互不影響，自動均流、協同充電，其可靠性也因為一系列的過熱、限流、限壓等組成的保護措施而大大提高。
1.2 計算機監控管理系統 根據開關、電壓、電流、溫度、絕緣等參數進行監測保護報警的計算機監控系統，核心是其內部的一至兩個以上的單片機，通過它，計算機監控系統可以完成對本子系統的交流進線柜、蓄電池柜、充電柜等運行狀態的動態監控、警示和通訊的任務。本文主要對充電模塊的自適應控制和蓄電池組單個電池的狀態監測進行介紹，電源系統的微機監控系統構成見圖2。
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1.2.1 充電模塊的自適應控制。根據電池的實時狀態（電壓、溫度、現存容量）對充電電壓電流大小進行調整，可以使電池時刻保持充滿狀態，延長其使用時間。為了達到這一點，我們可以對充電模塊本身恒壓限流的外特性加以利用。除此之外，可以通過變外特性曲線的形狀，讓充電模塊實現自適應控制，具體做法就是根據電池的狀態，利用單片機監控系統對給定值予以修正，以取得最優的充電效果。這里需要注意兩點，一是蓄電池溫度影響的修正，還有就是電池組實時容量的監測。我們可以通過計算機監測電池組充放電時電流的大小以及時間長短，并進行記錄。單片機在對電池放電、電流、電壓的變化進行分析的基礎上，修正數據而得出電池組的現存容量，然后結合實測溫度，依據蓄電池生產廠家提供的最優充電曲線，對充電模塊的充電電流進行控制。如果遇到電池容量很小、電池電壓快速下降，它會以發出故障報警的方式提醒用戶對其進行更換。
1.2.2 蓄電池組的監測。多節同等型號的電池串聯后可形成直流電源系統的蓄電池組。由于生產工藝和運行情況不同，有的蓄電池可能先出現極化失效的問題，如果不及時采取補救措施，將影響整個電源系統正常運行。因此，必須時時觀察并掌握蓄電池組中單個電池的運行狀態。
多數用電單位均指派相關負責人定期觀測單節電池運行情況。但是蓄電池組往往包括多節電池，不易進行全面觀測，因此檢測周期很長，時效差。如今計算機監控系統已大范圍普及應用，用電單位通過定時功能就輕松實現對單節電池、電壓的監測，還能將監測數據備份以便隨時查看，計算機系統具有自動預警功能，電池運行發生問題可及時處理。通過單片機系統能判斷電池的后備容量，以便于充電機對充電電流電壓進行控制。實踐證明，計算機監測技術能夠確保蓄電池組穩定運行，同時可以大幅度提升其工作效率。
2 逆變電源晶閘管的保護
晶閘管對過電壓和過電流較為敏感。若晶閘管過電流大于額定電流，可能會提高晶閘管的PN結溫度損壞電源部件。工作人員一定要選用合適的元件，設置好電路保護裝置。
在晶閘管電路中，逆變電路很容易使晶閘管出現過流損壞的問題。一旦觸發電路運行不穩定或出現電源缺相故障，極有可能引發逆變顛覆，回路內也會發生強大的短路電流。一般情況下，晶閘管的溫升時間常數不及常規的電器元件，所以一旦逆變失敗，將會加速結溫升溫速度。如果結溫大于規定的范圍就會導致晶閘管損壞。所以如果晶閘管電路存在逆變過程，為避免逆變失敗使晶閘管遭到破壞，應該預先設計好檢測逆變失敗的元件，同時設置電路保護。
以往均采用快速熔斷器做過流保護，在晶閘管交流電路發生逆變時保護晶閘管。這種方式實際是對通過元件的電流大小進行保護的裝置，對于晶閘管是否已處于逆變失敗狀態的判斷作用不大，雖然線路單一，但不太牢靠。因此，采用上述設計可能會發生如下狀況：晶閘管往往在主電路逆變失敗前早已失敗，致使電源裝置在過流保護的伊始階段就已“長期”導通在逆變失敗狀態。但由于變壓器的漏感及雜散電感的作用，主回路電流維持在一個持續上升的狀態，而不是瞬間增大，因此短時間內不會熔斷熔絲。若能及時發現并切斷主回路電流，就不會損壞晶閘管。如果用熔斷器做過流保護裝置，則周圍環境溫度、熔絲的型號、質量及其構造都直接影響熔絲被熔斷的速度，這樣從技術層面來分析，要使晶閘管在失控前一兩個周期內監測并切斷主回路，似乎是不可能的事情。因此，單純使用這種保護方式多在熔絲熔斷時，電路發生逆變失敗后已持續了一個時段，可能已經因過高的PN結溫而損壞了晶閘管。
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我們主要通過圖3所示的保護電路來監測晶閘管工作狀態，力求及時發現問題，并將主回路迅速切斷。該電路設計利用電子技術掌握晶閘管導通時間，由此判斷其是否出現逆變失敗問題。同時，通過三相全控橋逆變電路對其工作原理進行了具體分析：在一個正弦交流電周期內，每個晶閘管都會導通一段時間（電路穩定運行時是120°，折合6.6ms；電路在過度階段，則在90°～150°之間浮動，折合時間5ms到8.2ms）。當晶閘管處于導通狀態，兩端電壓均大于等于0，工作人員通過計算機技術測得導通時長，就能判斷出主回路是否發生逆變失敗的這段時間不會大于3ms，若主回路無觸點開關的時間常數較小，就能判斷從逆變失敗后4ms內可將主回路切斷。據此可避免過大的電流通過晶閘管，影響其正常工作。
根據上述理念，設計人員繪制出圖3所示的逆變保護電路。該短路包括逆變失敗判斷電路、輸出控制電路、光電隔離電路、電壓極性變換電路等。R1與4個構成橋式交流電路的二極管構成了電壓極性變換電路，它能使光電耦合器的發光二極管在晶閘管承受電壓（包括正向的和反向的）的過程中，都能承受正向電壓而導通發光，這也能證明晶閘管運行穩定可靠。光電耦合器隔離了主電路和監測電路，而R1則對光電耦合器的發光二極管中的電流起到限制作用。光電三極管的負載電阻R2不應過小，當光信號被收集到光電三極管時，電阻R2可以盡快飽和，而使a點電平等于低電平。逆變失敗判斷電路由R3R4、第一級比較器，R5、C、D1和第二級比較器等構成。在晶閘管處于導通狀態后，第一級比較電路將高電平輸出時，會增大電容器C的電壓。通過適當選擇R5、C的值，經過一個導通周期，電容器所帶電壓達不b點的電壓值，而晶閘管轉到關斷狀態，第一級比較電路輸出也變為低電平，電容器C電壓通過二極管D1和第一級比較器輸出電路迅速降為0，所以，第二級比較器的輸出始終保持低高電平。一旦晶閘管狀態不穩定，晶閘管兩端電壓始終維持在0的狀態，就會使第一級比較器始終輸出高電平。經過一段時間后，電容器C的電壓可能會迅速增大甚至超過b點電平，迫使第二級比較器輸出高電平，因此我們很容易判定晶閘管已失控。或門電路接受到這個高電平信號，其輸出驅動就會對電路進行監控，進而將主回路迅速切斷。選擇合適的R5、C參數，可使J在失控狀態發生后短時間內對電路進行控制，快速切斷主回路。
3 結束語
消防備用電源的重要性是不言而喻的，之所以將逆變電源用于早期人防工程是因為早期建筑電氣設計是采用了雙路市電進戶的設計方案，事實上可靠的雙路市電很難實現。近些年，大型人防工程設有柴油發電機電站，但機組可在臨戰前安裝。如將其作為消防備用電源使用，安裝發電機組還必須實施自動啟動控制，這樣不但投資大，維護管理上的困難也是可想而知的。
綜上所述，采用逆變電源用作消防備用電源，仍不失為最佳的選擇方案，這是探索其系統安全工作可靠性，延長其使用壽命的目的。力求使綜合自動化系統的設計、開發的水平進一步提高，以適應大型地下商場等人防工程電力系統的發展需要。
參考文獻：
[1]謝慧麗.淺談變電站直流系統驗收主要項目及質量標準[J].價值工程，2012（26）.
[關鍵詞]環保課桌；可循環利用；資源利用
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2017.15.104
1 設計背景及意義
環境是人類生存和發展的基本前提。環境為我生存和發展提供了必需的資源和條件。隨著社會經濟的發展，環境問題已經作為一個不可回避的重要問題提上了各國政府的議事日程。保護環境，減輕環境污染，遏制生態惡化趨勢，成為政府社會管理的重要任務。對于我們國家，保護環境是我國的一項基本國策，解決全國突出的環境問題，促進經濟、社會與環境協調發展和實施可持續發展戰略，是政府面臨的重要而又艱巨的任務。
針對我們國家現在的資源短缺，環境污染也是較嚴重的問題，為緩解該問題，國家提出了可持續發展的戰略，當前，節能環保低碳經濟的發展理念已經成為我們人類可持續發展的行動指南，要實現低碳的生活方式，必須要改變我們人類獲取能源的方式。因此只有積極探索并拓寬其他低碳能源獲得渠道，廣泛采用節能環保的清潔能源，逐步減少化石能源的使用，才能有效減少溫室氣體的排放，保護我們賴以生存的地球環境。在這樣的背景下，就想到設計一個既能節約資源又能環保的課堂教具，合理運用法拉第電磁感應（發電機）原理，以獨特的機械和電路設計，利用了人體腳踏運動能量，推動機械裝置發電，供學習照明及充電使用。該設計獲得的電能來源可靠、照明光度穩定，并能達到自動儲能充電的目的。能夠滿足人們學習所需的照明和健身要求。而且考慮到平時使用的基礎課本，相同年級學的課本都相同，但年級不同用的課本也不同，所以，如果每一屆用過的課本能循環使用，同時又能夠方便學生取閱，那就可以節省制造課本的資源，以及相繼帶來的環境污染，繼而就想到了課桌這個暫存教具，利用課桌的空間，進行對書的存放，但又考慮到書本的丟失和缺損現象，就設計一款全封閉式的課桌，結合電氣裝置，實現機電一體化的控制。
2 設計方案
2.1 尺寸及結構設計
（1）本課桌最大尺寸是620mm×430mm×694mm，桌腿最大伸展長度是657mm，桌腿最小收縮長度是270mm。桌面、課斗、桌腿高的允許誤差范圍為±2mm，在其中的一面桌壁上安裝射頻插卡裝置，只需學生用學生證對準該射頻裝置，便可使射頻裝置啟動，為防止書出現丟失現象，學生在選擇書的時候，要輸入相應的密碼，在射頻裝置中安裝讀卡器可以讀取并記錄學生的信息。將踏板機械能轉換為高速的轉速動力，帶動直流發電機發電，提供書桌照明，同時將電能變換成標準充電電壓提供用戶充電使用。
（2）考慮到書傳出和收回時，采用用齒輪齒條機械結構，由于該機構簡單且易加工。在書傳出時，通過單片機控制驅動板驅動電機正傳前進一段時間，使書到達指定的位置。
（3）為方便學生取書，我們在桌匣下安裝桿和小滑軌，通過該機構將書的一部分支起，停止一段時間能讓學生取得書之后，讓電動機反轉，回到初始位置，停止。裝置設計基本結構由六部分組成，由機械踏板傳動機構、直流發電機，防回流電路、LED臺燈、充電保護電路、恒流控制電路、3.7V充電電源輸出1.2V充電電池夾等部分組成。
（4）通過鍵盤及LCD12864顯示屏，選擇所需要的書，初步擬定為桌膛可放四本書，為上、下兩層，中間用隔板隔開，用顯示屏可以看到每個號碼所對應的書：分別為1-高等數學，2-材料力學，3-英語，假設需要高等數學書，則按下1按鈕，便可得到該書。
（5）由于該裝置是通過電控制的，所以，為防止停電時無法用書，我們在桌膛內安裝了可充電式備用電池。
2.2 照明、充電參數的設計和選擇
書桌照明燈的設計和選擇：書桌照明燈的選擇應考慮兩方面問題：一是不要消耗腳踏板太多動力；二是用較小的功率提供足夠的書桌照明，以達到節能的目的。這里選用FX-DZSZ055Y型節能高亮度發光二極LED燈，其光通量6-7流明，色溫6000-6500K高亮正白，LED各項指標基本符合書桌照明。
LED額定電壓3.2V，額定電流20毫安，其功率=3.2V×20毫安=0.064W要達到足夠的書桌照明根據光通量確定用8只LED燈組成書桌照明燈，其書桌照明燈總功率=0.064W×8只=0.512W。
儲能充電池電壓參數的確定：課題為了提供家庭常用電池充電，我們分別對家庭常用充電設備進行了調查。家庭常用設備是手機、MP3、學習機、MP4、電筒、半導體收音機、電動玩具車、電子照相機，主要是兩種型號充電器，3.7V鋰離子電池和1.2V鎳鎘電池，因此可確定充電對象電壓是3.7V和1.2V充電池，充電電流選取200MA較為合適。
裝置技術指標：
（a）書桌照明功率：0.512W。
（b）輸出可對3.7V鋰電池和1.2V×3枚標準充電池充電。
（c）輸出充電電壓4.2V，電流200MA。
2.3 自動控制恒流穩定照明電路的設計
在踩踏板直流發電機在供電過程中，直流電源電壓是不穩定的，不能恒定功率地供給高亮度發光二極管照明，因此照明亮度會有變化，產生照明不穩定問題。為了解決這個問題，我在這里設計了一個自動恒流供電電路來保證LED照明時電流相對穩定。設計方案是用三極管BG來組成自控恒流源，根據三極管工作原理Ib=Ic/β可知，只要提供恒定的Ib[基級電流]就可穩定Ic電流，來保證LED照明亮度穩定。電路中紅色發光二極管D10，電阻R1，來組成自動穩壓電路，其原理是利用紅色發光二極管D10導通時Vw正向壓降1.8V穩定不變，來提供穩定的基級Ib電流，另外紅色發光二極管做還同時用它兼顧裝置的面板工作狀態顯示，做到一舉兩得節約成本。照明燈由8個高亮LED【D1-D8】發光二極管組成，采取并聯的方式連接。
2.4 傳動機構方案的確定
（1）曲柄滑塊機構
該機構實現直線運動較簡單，但所占空間較大，在設計計算也較煩瑣，要求耐磨性能好，平行度較高。
（2）凸輪機構
凸輪機構具有結構簡單、緊湊、運動可靠等優點，但由于點、線接觸，接觸應力較大，易磨損，因為用于課堂，產生的噪聲也較大，不易加工。
（3）齒輪齒條機構
結構簡單，傳動效率高、壽命長、傳動比準確、傳遞功率與適用的速度范圍大、工作安全可靠，且易加工。
通過對以上三種機械傳動機構的比較，我們最終采用齒輪齒條機械機構。
2.5 機械踏板傳動結構設計
設計目的：是用機械踏板傳動機構帶動減速直流發電機發電。
設計參數：直流發電機的減速比1/4。踏板速度30次/分鐘時減速電機轉速260轉/分鐘。
設計思路：①采用兩個互成一定角度的擺動導桿機構，導桿直接與踏板焊接。當左邊的踏板進入死點位置時，右邊的踏板剛好處在最高點處，這時右腳對右踏板施加一個外力時，力的方向垂直于滑塊，因此將對右邊的軸產生一個水平向前的分力F1，由于是S形軸，也將對左邊踏板產生一個向后的水平力F1，水平力F1推支滑塊繞軸承做圓周運動，滑塊繞軸承做圓周運動的同時使左邊的踏板越過死點位置向上運動，有效度過死點位置；同理，左踏板的水平分力使右踏板越過死點位置。這樣交替蹬踏，都有效度過死點位置，避免了卡死的情況。②采用直齒圓柱齒輪傳動，齒輪模數為1的標準圓柱直齒輪，齒數分別為15和200（或225）。當踏板速度30次/分鐘時，減速電機的轉速剛好為260轉/分鐘。機械踏板傳動結構主要由S形軸、滑塊、導桿、踏板、大圓柱直齒輪、軸承、軸承支架、底座、直流發電機支架組成。
3 應用
該裝置在推廣使用上是非常有意x的，雖然，它的成本比一般課桌要高，但它卻能實現普通課桌實現不了的功能，讓課堂在開始就充滿了未知的向往。在現在高科技迅速發展的時代，我們應該讓學生更多地了解機械，運用它，并喜歡上對機械的制造和研發，能夠讓學生更加積極主動地加入到機械的行列，而且針對現在環保對于人類生存發展的重要性，雖然，它不能完全解決環境帶來的影響，卻能對環境保護產生一定影響，而且該課桌成批量生產成本會較低。
參考文獻：
關鍵字： 軟激勵； C類振蕩器； 大功率振蕩器； 自動穩幅
中圖分類號： TN710?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）15?0153?04
Class C high?power RF oscillator with soft excitation
and automatic amplitude?stabilized functions
LI Ning， LIU Ping
（School of Information Engineering， Zhengzhou University， Zhengzhou 450001， China）
Abstract： A Class C high?power RF oscillator with soft excitation and automatic amplitude?stabilized functions is introduced in this paper. High?power RF oscillator has been widely used in the fields of power electronics， RF power， low temperature plasma， high?frequency induction heating and so on. By sampling the output voltage， the oscillator introduced in this paper can output higher voltage and power， control the quiescent operating point of MOSFET and stabilize the output voltage. Moreover， the the designed circuit works in Class AB mode when it starts oscillation， after that， the automatic amplitude?stabilized circuit makes the oscillator work in Class C mode when it enters stable woring status. The soft excitation function of Class C high?power RF oscillator was achieved. The performance of the whole circuit was tested in simulation and material object experiments. The empirical formula about output voltage， output power and working model of MOSFET is offered in this paper.
Keywords： soft excitation； Class C oscillator： high?power oscillator； automatic amplitude?stabilization
不需要外加輸入信號，便能自行產生輸出信號的電路稱為振蕩器[1]。作為一種基本的電路結構，振蕩器能夠依靠自激振蕩將直流電源轉換成交流電源。隨著技術的發展，大功率振蕩器作為一種高頻功率源已經廣泛應用于各種領域，如電力電子技術中的大功率射頻電源[2]、低溫等離子體的激發、工業用高頻加熱設備和醫用的電療儀器等。本文介紹一種用MOSFET作為功率放大器件，并且具有自動穩幅功能的軟激勵C類大功率射頻振蕩器；最后分析了振蕩器輸出電壓、輸出功率與MOS管工作狀態的關系，并給出了經驗公式。
1 電路工作原理
本設計的電路原理圖如圖1所示。整體電路結構分為三個部分：偏置電路，諧振功率放大電路，自動穩幅電路。直流電源[VCC，]電阻[R1，][R2]構成偏置電路，為MOS管提供合適的靜態工作點；電感[L2]和[L3]為濾波電感，穩壓二極管[D5，][D6]將柵極電壓限制在-5～+5 V，保護MOS管的安全。MOS管，電感[L1，]電容[C1]和[C2]構成諧振功率放大器，其中電感[L1，]電容[C1]和[C2]構成選頻網絡，為電容式三端振蕩器[3]；正反饋電壓取自電容[C2]的兩端；橋式整流濾波電路，比例運算放大電路和三極管構成自動穩幅電路。
為了方便電路起振，當電路起振時工作在AB類狀態，當電路穩定工作后，振蕩器在自動穩幅電路的控制下，自動從AB類工作狀態進入C類工作狀態。自動穩幅電路一方面通過從輸出電壓采樣，將采樣信號轉變為控制信號，控制MOS管的靜態工作點，達到穩幅的目的；另一方面自動穩幅電路在電路未穩定工作時負責將電路從AB類工作狀態轉變為C類工作狀態，實現C類振蕩器的軟激勵。
本設計輸入直流電壓[UDC=]200 V，輸出功率[Po=]100 W，工作頻率13.56 MHz。本設計中選擇的MOS管型號為ARF461B，其柵源極電壓[UGS]與漏極電流[ID]關系圖如圖2所示。
圖2 柵源極電壓[UGS]與漏極電流[ID]關系
2 電路參數計算
2.1 負載及諧振網絡參數計算
本設計中直流輸入電壓[UDC=200] V，輸出功率[Po=100]W；當振蕩器輸出電壓[Uo]為臨界狀態時，[Uo=200] V；振蕩器的負載阻抗值為：
[RP=12U2oPo=200 Ω] （1）
設計目標中品質因數[Q=5，]且并聯諧振回路品質因數計算公式為[Q=RPωL，]并且當諧振電路工作在臨界狀態時，[ωL=1ωC]所以諧振回路電感和電容的值分別為：
[L1=RPωQ=2002π×5×13.56×106=0.468 μH] （2）
[C=1ω2L=10.468×10-6×（13.56×106×2π）2=287.5 pF] （3）
式中：[C]為諧振回路中電容[C1，][C2]的并聯值，其中反饋電壓取自[C2，]電容[C1]和[C2]的比值就是反饋電路的反饋系數；電容[C1]和[C2]的選取需要滿足一定的條件，即反饋系數[F]的值需要滿足一定的條件，否則振蕩電路將無法起振。本設計中由于MOS管的增益比較大，遠大于1，所以反饋系數[F
[F>1gmR′L=1gmRL+1gmRe0] （4）
又考慮到MOS管柵源極電壓限制和輸出電壓幅值，選擇反饋系數[F=0.009。]又由于[F=C1C2，][1C=1C1+1C2，]所以[C1=290]pF；[C2=32.23 ]nF。
2.2 偏置電路參數計算
綜合考慮輸出效率和輸出功率兩個方面，在本設計中，綜合考慮二者的影響，選擇導通角[4][θ=74.5°]。功率管的漏極電流用傅里葉級數分解后為：
[iC=IC0+iC1+iC2+…=IC0+IC1mcosωt+IC2mcosωt+…] （5）
式中：[IC1m]為經過諧振網絡選頻后的正弦波電流的峰值，也是流過負載[RL]中的電流，[IC1m]是經過諧振網絡選頻后的電流最大值，[IC1m=iCmaxα1（θ）]，其值為：
[IC1m=UDCRL=1 A] （6）
當[θ=75o]時， [α1（θ）=0.455]，所以MOS管漏極電流最大值為：
[ICM=IC1mα1（θ）=2.2 A] （7）
由圖2可知當柵源極電壓[UGS>3 V]時，MOS管導通；在實際的電路測量中，當柵源極電壓[UGS=]3.2 V時，MOS管導通；又由圖1可知，當漏極電流[ICm=2.2 V]時，對應的柵源極電壓[UGS=4.5 V。]設振蕩電路的靜態工作點為[Eg，]反饋信號為[Uf=Ufmaxcos θ，]導通角[θ≈75°；]由靜態工作點方程可得：
[Ufmaxcosθ+Eg=UGS（th）=3.2 V] （8）
[Ufmax+Eg=UGSmax=4.5 V] （9）
由式（8），（9）可求出[Eg=2.74] V，[Ufmax=1.76] V。因此振蕩電路的靜態工作點小于開啟電壓，所以正常工作時振蕩器處于C類工作狀態，此時反饋信號為[Uf=1.76cosθ。]
如圖1所示為偏置電路的電路結構。其中[R1]和[R2]為偏置電阻，通過分壓為MOS管提供合適的穩定工作狀態，靜態工作點[R7，][R8]和[C1]構成電流源電路，這部分電路的作用一是在電路起振后將電路的工作狀態從AB類切換到C類，另一方面還能改變MOS管的靜態工作點，以達到穩定輸出電壓幅度的目的。
剛起振時由于振蕩電路工作在AB類狀態，所以柵源極電壓[UGS]應大于3.2 V；在本設計中，在剛起振狀態設計柵源極電壓為4 V。當電路起振后轉入穩定工作狀態時，晶體管[C1]導通，對偏置電阻[R2]分流，降低MOS管的柵源極電壓。計算過程為：
[UGS1=R2R1+R2] （10）
[IR2=UGS2R2=1.34 mA] （11）
式中：[UGS1=4]V，[UGS2=2.74]V，[R1=100]kΩ。
流過晶體管[C1]集電極的電流為：
[IC1=UGS1-UGS2R2=0.62 mA] （12）
晶體管的放大倍數[β=40]，集電極?發射極飽和壓降[VCE（sat）=0.2]V，基極―發射極飽和壓降[VBE（sat）=0.6]V。由此可得晶體管基極電流為：
[UBE=R7Ib1+VBE（sat）+R8IC1=1.24 V] （13）
2.3 自穩幅電路參數計算
采樣電壓為諧振電容[C2]兩端的電壓，所以其值為[Uf=1.76cosθ，]所以整流濾波電路輸出電壓[uo1=1.8]V；設計中運用的比較放大電路為差分比例運算電路，差分放大電路的兩路輸入為[uo1]和[uBEF；]其中[uo1]為整流濾波輸出電壓，[uBEF]為基準電壓，差分比例運算放大電路計算公式為：
[uo2=R4R3（uo1-uBEF）] （14）
[uo2=1.24]V，[uo1=1.8]V，給定的比較基準電壓為[uBEG=1.4]V，所以得出電阻[R4]和[R3]的比值為3；所以選取[R3=2]kΩ，[R4=6]kΩ；又因為比例運算放大電路中必須滿足參數對稱條件[5]，即[R6R5=R4R3，]所以[R6=R4=6]kΩ，[R5=R3=2]kΩ。
3 結果與討論
3.1 實驗結果
本設計對實驗電路進行了仿真測試，并制作了電路板，分析振蕩器輸出電壓、輸出功率與MOS管工作狀態的關系，并給出了經驗公式。
電路的仿真結果如圖3，圖4所示。
圖3 輸出電壓和電流波形圖
圖4 反饋電壓波形圖
由圖3和圖4可以看出，電路的仿真結果很好的滿足了電路設計指標；但是漏極電流的波形諧波較大，出現了明顯的失真；造成這種現象的原因是由于電路的工作頻率較高，仿真過程中MOS管的寄生電容以及濾波電容濾波電感的影響變大造成的。
由于在200 V的輸出條件下MOS管的發熱量非常大，普通的散熱片已經不能滿足散熱要求，需要用水冷裝置，由于實驗條件的限制，本設計只測試了在50 V輸出條件下的波形圖。波形如圖5，圖6所示。
圖5 輸出電壓波形圖
由圖5可以看出，實際的輸出電壓波形有失真，電壓波形凹陷，為典型的過壓狀態；引起輸出電壓波形失真的原因是由于電路寄生參數的影響，導致反饋系數變大，反饋電壓增大，如圖6所示，可以看出，反饋電壓明顯大于設計目標，導致柵源極電壓增大，使放大器處于過壓狀態。另外從圖中還可以看出，由于電路寄生參數的影響，電路的振蕩頻率已經從設計的13.56 MHz下降到7.6 MHz左右，另外在實際測量中發現，電路的工作頻率上下有大約0.1 MHz的波動，即頻率不是非常穩定，造成工作頻率下降和跳變的主要原因是由于電路工作頻率增加，電路的寄生參數開始明顯的影響電路的性能，另外一點由于電路板布局的不合理造成干擾嚴重，這些都影響了電路的正常工作。
圖6 反饋電壓波形圖
3.2 實驗結果分析
由圖2可知，MOS管的柵源極電壓與漏極電流的關系近似為一條折線。當柵源極電壓[UGS>]4 V時，漏極電流[ID]隨著柵源電壓的增長急劇增加。由前文可知，MOS管漏極電流的最大連續工作電流為6.5 A，對應圖2中知，此時柵源極電壓[UGS=5.7]V，所以當MOS管正常工作時必須保證柵源極電壓小于5.7 V；因為漏極電流決定于負載電流的大小，負載電流與漏極電流的關系滿足余弦脈沖分解函數，當導通角固定以后，漏極電流的大小僅決定于負載電流，所以負載電流的大小對功率管的性能和安全非常重要。詳細分析過程如下：
設負載電流為[IL，]漏極電流[ID，]負載電阻[RL，]輸出電壓[UL，]輸出功率[P；]所以漏極電流為：
[ID=IL（α1（θ））] （15）
又因為負載電流為：
[IL=ULRL] （16）
[P=12U2LRL] （17）
所以負載電阻和負載電流的大小決定于輸出電壓和輸出功率的選取，即設計指標；也即漏極電流的大小依賴于設計指標的選取，當設計指標合適時，才能設計出性能可靠的振蕩電路。例如當設計指標為輸出電壓[UL=]100 V，輸出功率[P=100]W時，輸出電阻為[RL=50]Ω，負載電流為[IL=ULRL=2]A，由式（7）知，漏極電流為[ID=4.4]A，此時由圖2知，柵源極電壓[UGS=5.2]V，已經接近了最大柵源極電壓的限制值，所以非常容易造成MOS管的燒毀；反之，當設計指標為輸出電壓[UL=200]V，輸出功率[P=100]W時，輸出電阻為[RL=200]Ω，負載電流為[IL=ULRL=1]A，此時漏極電流為[ID=2.2]A，柵源極電壓為[UGS=4.5]V，遠小于最大柵源極限制電壓。在本設計中由于導通角選取為[θ=75°，]所以[IL=0.455ID，]所以有：
[UL=0.455ID?RL] （18）
[P=12（0.455ID）2?RL] （19）
式（19）除以式（18）得：
[PUL=0.23ID] （20）
所以在設計電路指標時，為了保證MOS管工作在安全區域，要首先確定一個合適的漏極電流值，從理論上講漏極電流值越小越好，但是當選取的漏極電流太小時，柵源極電壓也會很小，導致電路不能正常起振；另外，在選擇漏極電流時，要注意到輸出電壓[UL]也不能太大，如果輸出電壓過大，將導致反饋系數降低，如果反饋系數降低到不能滿足起振條件[6]：[A?F>1，]也會導致振蕩電路的不起振。所以，電路設計指標不能隨便選取，一定要符合上述條件。
4 結 語
本設計利用單管MOSFET制作了一個具有自動穩幅功能的軟激勵C類大功率射頻振蕩器。輸出電壓達到了200 V，輸出功率達到了100 W，工作頻率為13.56 MHz。通過仿真分析與實物電路分析，電路的指標達到了設計目標。另外，本設計中分析了振蕩器輸出電壓、輸出功率與MOS管工作狀態的關系，并給出了經驗公式，對今后的設計工作有很好的指導作用。
參考文獻
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[關鍵詞]高頻逆變；交直交變頻；集成控制器；車載電源
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.45.071
1 引 言
車載逆變電源作用是把汽車蓄電池12V或24V的直流電轉變為50Hz的交流電，得到的交流電可以給筆記本電腦、數碼攝像機、普通照明燈、平板電腦、電動工具、車載冰箱等使用220V交流電源的用電設備供電。車載逆變電源在國外普遍受到歡迎。中國已成為世界上汽車產銷量第一大國，隨著我國汽車普及程度的逐漸提高，車載逆變電源的市場會越來越巨大。
2 總體設計
車載逆變電源設計主要有兩點，一個是把蓄電池電壓提升至220V，另一個就是頻率要為50Hz。把12V的電壓提到220V，采用升壓斬波電路進行。采用升壓斬波電路即Boost電路來實現，由于出電壓比輸入電壓高出很多，升壓倍數約為18。由Boost電路工作原理易知，占空比約為0.95，理論上可行，但Boost電路實際中難以實現[1]，所以要升壓就要借助變壓器來實現。變壓器如果采用工頻變壓器，輸出同樣功率的情況下，體積和重量會比高頻變壓器大出很多，是人們不能接受的。因此要采用高頻變壓器，采用高頻變換電路。借助高頻變壓器實現12V的電壓變為220V的電壓，輸出頻率必然也是高頻。高頻的220V交流電，很多我們使用的220V市電供電的用電設備不能直接使用。要再進一步變換，把高頻直流電源變換成50Hz的交流電。從總體結構上來說，設計的電路共有兩部分：前一部分借助高頻變壓器和相就的變換電路把12V直流電變為220V的高頻交流電，后一部分把高頻的220V交流電變換為50Hz的220V交流電。
輸入為12V低壓輸入，輸出功率大時輸入電流會很大，屬低壓較大電流輸入。全橋式變換電路回路中有兩個功率管，而半橋式回路是一半電壓對應一個功率管，對推挽式逆變電路回路中功率開關管只有一個，相比較而言，可以減少功耗[2]。后一部分輸入的電壓本身比較高，而全橋逆變電路可以實現比較大的功率輸出。因此電路設計前一部分采用推挽逆變電路，后一部分采用全橋逆變電路。推挽變換電路輸出的高頻220V經高頻二極管整流濾波后得到直流電，再經全橋逆變電路得到50Hz的220V的交流電。
3 推挽逆變部分
該部分功能為把蓄電池12V直流輸出變為高壓220V輸出，頻率為10KHz，屬高頻輸出。推挽式變換電路主要由兩個開關管Q1、Q2，變壓器T1構成。開關管Q1、Q2正負半周交替通斷工作。中心抽頭把變器原邊對稱地分為兩半。正半周期開關管Q1導通，Q2關斷，12V蓄電池，變壓器原邊的一半和Q1構成回路；負半周期開關管Q2導通，Q1關斷，12V蓄電池，變壓器原邊的另一半和Q2構成回路。正負半周流過變壓器原邊的電流方向相反，變壓器副邊得到交流電[3]。這里采用的變壓器副邊匝數等于原邊匝數的好多倍，所以輸出電壓高。逆變輸出的交流電頻率主要取決于開關管工作頻率。如前所敘述，為了減少變壓器的重量和體積，采用高頻變壓器，開關管工作頻相對比較高。推挽逆變電路部分如圖1所示。
推挽逆變的控制驅動以SG3525為核心。 SG3525是專用的集成電壓型的PWM控制器。圖1推挽逆變電路中芯片1腳，2腳對應一誤放大器同向輸入端和反向輸入端，兩腳電壓差比較大，輸出PWM占空比最大[4]，同樣條件下，逆變電路輸出電壓也最大。5腳，6腳外接電阻電容大小決定了芯片輸出PWM信號頻率也就決定了推挽逆變器工作頻率。11 腳和14腳輸出兩波形一樣而相位相差180°的PWM信號，分別通過R6、R7驅動Q1和Q2。
4 整流與全橋逆變部分
整流與全橋逆變部分也即交直交變頻部分。該部分功能為把前一部分220V高頻輸出轉變成頻率50Hz的220V的交流電。電路如圖2所示。220V的高頻交流電經二極管VD1-VD4構成的橋式整流電路整流濾變為直流電后再經過四個功率管VT1-VT4逆變后得到220V，50Hz交流電。控制以TL494為核心。芯片5腳6腳接的電阻電容決定了其輸出PWM信號的頻率也就決定了逆變電路輸出頻率，5腳6腳接的電阻電容選擇恰當的值就可以讓逆變電路輸出頻率為50Hz。1腳、2腳對應于一誤差放大器同向輸入端和反向輸入端，15腳、16腳對應于另一誤差放大器。兩誤差放大器反向輸出端接14腳獲得比較高的電壓，而同輸入端接地，這樣輸出的PWM信號占空比最大。8腳和11腳為PWM信號輸出端，互補輸出，即相位相差180°。8腳的輸出控制VT1和VT3，11腳的輸出控制VT2和VT4。8腳和9腳分別是芯片內部集成的開關三極管的集電極和射極8腳輸出是低電位時，VT3不導通，Q11也不導通，蓄電池12V電壓通過VD5，R4和R1讓VT1導通；8腳輸出高電位時，通過R7使VT3導通，同時易知Q11也導通，把VT1柵極電位拉低，VT1截止。11腳的輸出驅動控制VT2和VT4工作過程和8腳輸出驅動控制VT1和VT3相同，只是8腳和11腳輸出的PWM相位上相差180°。
TL494也是常用的電壓型脈寬調制集成控制器。其內部主要集成了線性鋸齒波振蕩器，兩個誤差放大器，死區時間比較器，PWM比較器，基準電壓源，觸發器等，共有16個引腳。線性鋸齒波振蕩器的振蕩頻率由5腳、6腳上外接的電阻電容來決定。兩個誤差放大器在這里地位是一樣的，它們的輸出分別經過一個二極管送到PWM比較器的同向輸入端，與加在PWM比較器反向輸入端的線性鋸齒波做比較，產生PWM信號。3腳是兩誤差放大器的輸出端，也是PWM比較器同向輸入端；脈沖寬度的調節可以通過3腳上的電壓來控制，也可分別通過誤差放大器進行調節[5]。13端為輸出控制端，當其接低電平時，兩管子工作情況相同，當其接高電平時兩管子推挽輸出。TL494內部還有一個基準電壓源，通過14腳為其在應用時提供5.0V的基準電壓。芯片的4腳為死區控制引腳，可用來限定芯片輸出PWM的最大占空比。利用此功能，引入反饋信號至引腳上可以限定全橋逆變電路的最大輸出電壓，圖2中未畫出該部分。
5 結 論
經實踐可知，該款逆變電源性能穩定，結構簡單，效率高，成本優勢明顯，可使有車生活更加方便。不足之處在于它的輸出不是正弦波，輸出電壓會受輸入電壓影響，在220V左右一定范圍內波動。
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