自制車載電源直流變換器

現(xiàn)代電子設(shè)備中開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用日益廣泛，給直流變換器帶來(lái)了更多的使用空間。直流變換器比逆變器成本要低得多，在很多地方都可以用直流變換器替代逆變器，如在汽車上使用手機(jī)充電器、衛(wèi)星接收機(jī)、筆記本電腦。如果把直流變換器的輸出設(shè)計(jì)成直流300V就和220V交流經(jīng)整流濾波后的電壓相一致了。本文介紹的直流變換器電路簡(jiǎn)單實(shí)用，容易制作，成本低，效率可達(dá)96％ 。在汽車上使用或沒(méi)有市電的地方使用非常簡(jiǎn)便。
電路如圖1所示。該電路核心器件是脈寬調(diào)制控制芯片TL494CN，它是— 個(gè)開(kāi)關(guān)振蕩和穩(wěn)壓控制的集成電路。其9腳、10腳輸出相位相反的開(kāi)關(guān)脈沖。分別控制VT1～VT4。當(dāng)10腳為正脈沖時(shí)，VT1截止、VT3導(dǎo)通，VT2導(dǎo)通、VT4截止。9腳為正脈沖時(shí)，VT2截止、VT4導(dǎo)通。在變壓器的次級(jí)產(chǎn)生了被升高的高頻電壓，再經(jīng)橋式整流、濾波變成約300V的直流高壓輸出。集成電路TL494CN的1腳、16腳和2腳、15腳分別是該集成電路內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的同相輸入端和反相輸入端。利用這兩個(gè)比較器實(shí)現(xiàn)該電路的超溫保護(hù)和過(guò)壓保護(hù)。

1．超溫保護(hù)電路：
14腳是集成電路內(nèi)的5V基準(zhǔn)電壓。16腳與此電壓相連，也是5V，電路翻轉(zhuǎn)的條件就在于15腳的電位是不是低于16腳的5V電壓，低于這個(gè)電壓則電路翻轉(zhuǎn)，輸出停止。本電路加入了穩(wěn)壓二極管VD8使超溫保護(hù)電路不受12V電壓下降的影響。常溫下15腳電壓為U×R1÷(R1+R5+Rt)，U為穩(wěn)壓管VD8的穩(wěn)定電壓，可取9V，計(jì)算結(jié)果15腳的電壓約為5.97V，略高于16腳5V的電位。當(dāng)功率管出現(xiàn)溫度超高時(shí)，正溫度系數(shù)的熱敏電阻阻值變大，15腳的電壓下降，直到低于5V后比較器翻轉(zhuǎn)，輸出停止。

2．超壓保護(hù)電路。
超壓保護(hù)電路是由VD9、R8、VD1、R4、C2組成，就是利用TL494CN內(nèi)部的另一個(gè)比較器來(lái)完成的，當(dāng)輸入電壓超過(guò)15V時(shí)VD8導(dǎo)通，TL494CN的2腳電位高于1腳電位使比較器翻轉(zhuǎn)，停止輸出。這兩個(gè)比較器翻轉(zhuǎn)都表現(xiàn)在TL494CN的3腳上，比較器翻轉(zhuǎn)后3腳的電位升高，當(dāng)3腳變?yōu)楦唠娢缓蠼oC3充電，當(dāng)導(dǎo)致比較器翻轉(zhuǎn)的因素消失后，C3通過(guò)R8放電，因?yàn)榉烹娦枰欢〞r(shí)間，所以保護(hù)電路還能維持一段時(shí)間，有利于輸出管的安全。

制作過(guò)程中比較關(guān)鍵的是高頻變壓器，筆者選的高頻鐵氧體磁芯為EI33型，因?yàn)楸倦娐返墓ぷ黝l率約為54kHz，這個(gè)頻率是由TL494CN的5腳上的電容C4與6腳上的電阻R7決定的。因?yàn)轭l率較高，所以二極管要用快恢復(fù)的，特別是輸出端的4個(gè)橋式整流二極管VD4～VD7和VD2、VD3必須用快恢復(fù)二極管。變壓器線圈的繞制方法是：先用Φ0.49mm漆包線繞140匝，作為次級(jí)，再用Φ0.96mm的漆包線雙線并繞6+6匝，中間抽頭。
熱敏電阻采用正溫度系數(shù)的，使用時(shí)一定要緊貼在功率管上。如果電路安裝沒(méi)問(wèn)題，肯定能一次通電成功，不用調(diào)試。本產(chǎn)品的功率150W，功率管一定要加散熱片。電路中的輸出端必須接一個(gè)1MΩ的電阻R12，有的初學(xué)者可能認(rèn)為沒(méi)什么用處，其實(shí)不然，沒(méi)有它輸出電壓會(huì)上升到400多伏，會(huì)超出輸出濾波電容的耐壓值。輸出濾波電容的選取大一些好，可在10uF～100uF之間選取，這樣在輸出瞬間短路時(shí)電流大，對(duì)輸出管是一種保護(hù)，電路做好后在引出線上串個(gè)保險(xiǎn)絲就安全多了。如不成功就用萬(wàn)用表測(cè)一下3腳電壓，正常時(shí)不能出現(xiàn)1V以上的電壓。
注：本電源變換器輸出為直流300V，只適用于供小功率開(kāi)關(guān)電源使用。