車載逆變器拆解：電路設計“簡單粗暴”逆變升壓直接輸出

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李誠）我們都知道，車載逆變器是一款將車載直流電源轉(zhuǎn)換為交流電，為其他設備電源供給提供便利的汽車周邊產(chǎn)品，但你真的了解車載逆變器的內(nèi)部構造和工作原理嗎？

最近，筆者對一款多功能車載逆變器進行了拆解，并將在本文中以文字的形式向大家介紹車載逆變器的內(nèi)部結構和工作原理。讓我們一起來了解一下這款小巧而強大的汽車輔助電子產(chǎn)品吧！

外觀設計及點煙器插頭拆解

本次拆解的多功能車載逆變器，在電源輸出方面分別配備了兩個USB接口和5孔插座，能夠為各種不同接口的電子設備提供便捷的電源支持。

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除此之外，這款車載逆變器的外觀設計獨特，其外形酷似茶杯，可以直接放置在車輛扶手箱的水杯架上，既不會占用過多車內(nèi)空間，也不會顯得突兀。

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該車載逆變器采用了常見的車載點煙器插頭進行取電，可以直接連接到車內(nèi)的12V/24V直流電源上，無需進行額外的線路排布。但需要注意的是，此款車載逆變器，只配備了點煙器插頭，沒有提供外置電瓶夾，因此無法從電瓶處直接取電，單一的取電方式也會對逆變器的輸出功率存在一定的限制。如果車主對輸出功率有著更高的要求，可以考慮支持外拓電瓶夾的逆變器。

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另外，通過拆解發(fā)現(xiàn)，點煙器插頭頂部彈性金屬柱為正極，兩側圓弧形鐵片為負極。這也意味著，逆變器220V 5腳插孔的地線并沒有接地，處于懸空狀態(tài)。

車身電路的第一道防線——保險絲

一般情況下，點煙器接口的輸出功率約為12V/10A 120W左右。根據(jù)能量守恒定律，即使通過逆變器轉(zhuǎn)化為交流電并升壓后，總輸出功率依舊保持不變。然而，一旦逆變器的負載功率超出點煙器輸出接口功率，逆變器就有可能因為過載而出現(xiàn)異常。

如果逆變器本身沒有過載保護裝置，那么逆變器就很有可能成為車輛的保險絲殺手，導致全車停電，無法啟動發(fā)動機。為避免此類情況的發(fā)生，逆變器廠商通常會在電源的輸入端設有保險絲作為車身電路的第一道防線，以此保證設備的正常運行和車身電路的穩(wěn)定性。

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通過拆解逆變器發(fā)現(xiàn)，該逆變器在輸入端使用了一顆PTC熱敏電阻來充當保險絲。當負載電流異常增大時，熱敏電阻的阻值會迅速升高，并將輸出電流降低至很低的水平，以此控制電流變化，達到輸出功率控制和保護設備、車輛用電安全的效果。與一般的熔斷型保險絲不同，PTC熱敏電阻只要在故障排除、溫度回歸正常后，就可以再次復用，減少了更換配件的工作量和成本。

例如在冷啟動時，如果負載電阻變化導致電流突然增大，這時PTC熱敏電阻會將輸出電流控制在一個相對較小的范圍內(nèi)，防止逆變器受到電壓沖擊而受損。在工作過程中，如果負載電流超載，PTC熱敏電阻也會自動保護逆變器，避免逆變器因受到電流沖擊而損壞。

因此，使用PTC熱敏電阻來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熔斷型保險絲不僅能夠更好地保護設備和車輛用電安全，而且具有更高的可復用性和更加靈活的保護功能。

逆變器內(nèi)部結構：簡單粗暴逆變升壓直接輸出

本次拆解的逆變器電路結構主要由兩個關鍵部分組成，分別是DC/DC BUCK電路和逆變升壓電路。

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其中，DC/DC Buck電路采用了晶源微電子的CSC5712C同步降壓轉(zhuǎn)換芯片負責控制，該芯片可支持8～30V寬壓輸入和5V/2.5A恒定輸出，外圍電路非常簡潔，在實際電路中只使用了一顆電感、一顆同步降壓芯片和兩顆電容。（具體電路如下圖所示）


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逆變器中DC/DC Buck電路的主要功能是將車載電源（12V或24V）降壓為5V，以便通過USB輸出供應各種移動設備?？偟膩碚f，這部分DC/DC Buck電路沒有多大問題。
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有問題的是逆變升壓電路和副邊輸出電路。該逆變器的逆變升壓電路為推挽電路，通過SG3525芯片驅(qū)動兩顆反向放置的MOS管，將輸入端的低頻直流低壓逆變?yōu)楦哳l交流低壓，然后通過變壓器升壓得到副邊的交流高頻高壓輸出。但是，電流從低頻到高頻的變化會使得信號中混入很多噪聲和諧波。

一般情況下，逆變器的副邊輸出電路需要濾波對高頻交流信號進行去噪和平穩(wěn)化處理，去除高頻交流信號中的噪聲和諧波等干擾成分，提高輸出電壓的穩(wěn)定性和平滑度，并避免不良的電磁干擾和電壓波動對用電設備造成影響。

但通過觀察發(fā)現(xiàn)，該逆變器副邊電路走線及器件排布并沒有對電源的輸出質(zhì)量進行充分的考慮，直接將經(jīng)過逆變升壓后的電源連接到插座上進行輸出，沒有進行濾波處理。雖然，輸出電壓的高頻振蕩影響相對較小，但仍有一定的電磁干擾和電壓波動存在，可能會對一些敏感的用電設備帶來不良影響。

因此，我們在選購逆變器時，除了需要注意電壓、輸出功率等參數(shù)之外，還要選擇具有較好濾波效果的產(chǎn)品，確保用電設備的正常運行和安全。

結語

這款逆變器的設計優(yōu)缺點可以從兩個方面總結。首先，它采用了PTC熱敏電阻來替代傳統(tǒng)的熔斷式保險絲。PTC熱敏電阻具有很高的復用性和安全性，能夠在異常電流發(fā)生時快速響應并切斷電路，還避免了傳統(tǒng)保險絲因過載熔斷而需要維護、更換的成本。相比之下，PTC熱敏電阻的故障率較低，同時也更加環(huán)保、節(jié)能。

不足之處在于，變壓器副邊電路設計過于簡單，輸出端沒有進行濾波處理，在日常使用過程中，可能會對用電設備的穩(wěn)定性和壽命造成影響。