时间：2023-06-05 10:17:16
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇三极管工作原理，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
高中《通用技术》课的《电子控制技术》教学中，要学习晶体三极管的工作原理。利用现在市场上制作节能台灯的发光二极管灯板，可以制作三极管电流放大原理示教板。示教板能从三极管3个极中串联的发光二极管灯的亮暗变化，很容易看到晶体三极管工作时电流大小的变化。
1晶体三极管电流放大原理示教板电原理图
晶体三极管电流放大原理示教板电原理图如图1所示。
2晶体三极管电流放大原理示教板的制作
材料：（1）长60 cm、宽40 cm、厚5 cm广告泡沫板1块。
（2）电压3.6 V发光二极管灯板2块。
（3）发光二极管1个。
（4）PNP型大功率三极管1只。
（5）9 V电池1块，1.5 V干电池2节。
（6）1N4007二极管2支。
（7）开关1个，200 Ω电阻1只，4.7 K电位器1只，电线1截。
把上面元件按图1所示用电烙铁上锡连接，用透明宽胶带固定在广告泡沫板上即可得到图2所示实物图。
3晶体三极管电流放大原理示教板的演示
3.1演示三极管处于截止区
开关K断开，三极管B极无电流，发光二极管全部不亮（三极管E极、B极无电流，三极管处于截止区）。
3.2演示三极管处于放大区
开关K接通，滑动4.7 K电位器，三极管B极上串联的发光二极管亮度变化小，三极管E极、B极上串联的发光二极管亮度变化大（三极管B极电流有较小的变化，三极管E极、B极电流就有较大的变化，三极管处于放大区）。
3.3演示三极管处于饱合区
滑动4.7 K电位器到一定值时，三极管E极、B极亮度无变化（三极管B极电流增大，而三极管E极、B极电流无变化，三极管处于饱合区）。
3.4演示模拟信号、数字信号
合上开关K，滑动4.7 K电位器，三极管E极、B极上的二极管亮度可连续变化（模拟信号）。
关键词：叠加定理、电子技术、放大电路
电子技术基础则是中等职业学校电气电子类专业通用的技术基础课程。作为一门基础课程，对于现有学生来讲，课程内容显然不易理解和掌握。尤其是大量的非线性电路的分析更是显得艰涩难懂。放大器作为电子设备中最重要最基本的单元电路，其应用非常广泛，在电子技术中介绍是必不可少的。如何分析三极管放大电路，使学生掌握基本的放大电路的工作原理，就成为了重点中的重点。
一、三极管放大电路课程分析
在讲授三极管及放大电路教学过程中，因为是新课程，新元件的使用（原来皆是两脚元件），学生接受有障碍，且知识点多，从电路组成到直流通路、交流通路、输入V―A特性、输出V―A特性、Q点、Ri、Ro、Au、h参数等效电路、饱和失真、截止失真等等（还不包括三极管本身参数，如：?、rbb、rbe等）。当需要理解和记忆的材料数量偏大时，就会给学习带来困难。研究表明，在这种情况下，把记忆的组织适当分散成若干小单元后，再依次存贮，记忆的效果就会好些。
二、基尔霍夫电流定律与管脚电流关系
基尔霍夫电流定律又叫做节点电流定律，它指出：电路中任意一个节点或假定封闭曲面上，任意时刻，流入的电流之和等于流出节点的电流之和，当讨论电流方向有正负时可以有ΣI=0。
当学生根据三极管输出特性曲线得出，三极管工作在放大区时有iC=βiB时，可以根据基尔霍夫电流定律取三极管为一闭合曲面，则有ΣI=0，即有iE=iB + iC = iB（1+β），且iE方向与iB和iC方向相反如图所示：
三、叠加定理与放大器静态、动态分析
叠加定理是线性电路的一种重要分析方法，它解决了由线性电阻和多个电源组成的线性电路中，电流分布的问题。假定在电路内只有各个电源单独作用时，在此支路所产生的电流保持不变，对此电路求其电流分布，再假定只有第二个电动势起作用，而所有其余电动势都不起作用，再进行计算；依次对所有电动势进行计算后再把所有结果合并进而求出整个电路中的电流分布。
使用电工中对线性电路进行分析方法对非线性元件三极管构成的放大器进行分析时，就要注意电压或者叫做信号是否能够叠加的问题。对于放大电路的最基本要求，一是不失真，二是能够放大，若波形严重失真，则波形就无意义，所以只有信号在整个周期内三极管始终保持在放大状态，输出信号才不会失真。
一般情况下，在放大电路中，直流信号（静态电压、电流）和交流信号（动态电压与电流）总是共存的，但是由于电容、电感等元件的存在，直流量所经的通路与交流信号所经过的通路并不完全相同，此时就可考虑用叠加定理。
分析电路图1：
图中分别有两种电源，+VCC和US，则可将电路分开，于是根据叠加定理先将US短路，此时注意到整个电路为支流+VCC，于是C1、C2相当与短路，于是又可转化为图2：（实际成为电路的直流通路）
又将+VCC短路，于是有此时电路电源为交流电源，可以有C相当与短路，电路可转化为图3：（实际成为交流通路）
在进行静态分析时，充分运用到电位知识点，由教师选择两条通路，启发学生自己得到IB，IC和UCE的表达式。这样不但使学生掌握了基本共射放大电路的静态分析方法，而且为学生分析以后的共基、共集以及偏置电路打下了良好的基础。
四、信号叠加与非线性失真
将静态工作点Q代入到三极管的输入曲线，于是可讨论Q点位置、UBE与三极管发射极的关系，可见Q点低若uBE
若uBE< 0.7（由图上可以读出），则发射结截止，所以截止失真，即阴影部分信号放大失真。
对于饱和失真，当Q点过高时，ib为不失真正弦波，但是由于输入正半周太大，峰值部分若进入三极管饱和区会引起ic产生顶部失真。同样利用波形叠加的理论来解释，有：
当uBE大于 0.7V时，发射结正偏，输入端不失真，但是有uBE变大，则ib变大，同时ic变大，UCE =VCC―IcRC值变小。若UCE接近于0甚至变为负值时，则三极管集电结正偏，进入饱和区，可能有部分UBE太大的信号无法正常放大，于是有过大的UBE信号（图中阴影部分）放大失真。
显然相对于复杂的输出特性曲线分析，因为学生有叠加的基础，用信号叠加的方法更加易于理解。同时，对于前面介绍过的静态工作点Q的分析加深了学生对IB、IC、UCE之间的关系的掌握，起到了即学即用，加深掌握和记忆的效果。
参考文献：
[1]甄德山，教育学新编，天津教育出版社，1996.6，天津
[2]周绍敏，电工基础，高等教育出版社，2006.5，北京
关键词：工程实训；光机电一体化；电机调速
中图分类号：TH-39 文献标识码:A
引言
工程训练课程是高等教育的一个重要环节，在培养学生的工程实践能力、专业综合能力和创新能力等方面有着其它课程不可代替的作用。但实训内容较为单一刻板存在着照本宣科，依葫芦画瓢的现象，多数情况下学生只是跟着教学进度进行练习而已，学生个人的想象力和直觉思维没有开发出来，不善于质疑、批判并超越教师和书本。为主动适应当代社会对人才的需求，主动衔接“卓越工程师教育培养计划”，本文通过多年教学实践，试图从电子工程实训项目的内容出发，设计了一种集光、机、电技术于一体的直流电机调速控制实训项目。项目内容丰富，合理并具有层次性，注重经典与先进性相结合，有较好的灵活性和拓展性，为培养学生的工程意识和工程综合能力提供了一个行之有效的载体。
1 项目的基本工作原理与设计
1.1 PWM直流调速原理
我们知道直流电动机转速n可表示如下：
n=(U-IR)/kφ （1）
式（1）中U为电枢端电压，I为电枢电流，R为电枢电路总电阻，φ为每级磁通量， k为电动机结构参数。
从式中可知，改变U、φ、R等变量都可达到电机调速的目的，但最方便有效的调速方法是对电枢电压U进行控制。本文采用经典的脉宽调制PWM直流控制技术，利用晶体管的开关特性对电压进行调制，按一个固定的周期来接通与断开功率晶体管，并根据外加控制信号来改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短，使加在电动机电枢的电压占空比改变，即改变电枢两端平均电压大小，从而达到控制PWM信号。
在实训过程中，产生PWM信号有4种方法可供学生选择：
a、分立元件组成的PWM信号发生器。成本低、原理清晰，但电路复杂、调试难度大。
b、采用专用PWM集成电路，电路简单、性能好，但成本较高。
c、软件模拟法，利用8051单片机的I/O口，通过软件对该引脚输出高低电平来实现PWM波。这种方法需占用CPU的大量资源，编程复杂，使得单片机的工作效率大为降低。
d、利用新一代单片机自带的PWM口，通过控制单片机的初始化设置，使其自动产生占空比可变的PWM，只有在改变脉冲宽度时，CPU才进行干预，该方法控制直流电动机转速简单、可靠。
2.2项目的整体结构与设计
我们以自带PWM口的P87LPC768单片机为核心部件进行阐述，光机电一体化直流电动机调速控制实训项目的整体结构如图1所示。
(1)单片机
选用P87LPC768，由于单片机只有20个引脚，既要控制电机的速度，又要显示转速，还要连接四个按钮开关。I/O口线比较紧张，因此采用了片内振荡和内部复位，使其对应的3个引脚可作为I/O口线使用。单片机的PWM0(P0.1)口作为PWM输出口。
本实训项目主要采用P87LPC768的一路PWM输出，PWM输出主要由一个10位的输出频率相关寄存器CNSW及一个10位的脉冲宽度寄存器CPSW组成。根据需要设置CNSW的值，可得到PWM的输出频率：
fPWM=fc/(CNSW+1) （2）
设置CPSW的值，可得到PWM的脉冲宽度。对运行的电机而言，各种不同的CPSW值就是各种不等的电压。
(2)转速检测电路
采用光电传感器测速电路。即在电机的转轴上加装一个圆盘，沿圆盘周边均匀开一圈小孔，再通过对射型光电传感器。当电机带动圆盘转动时，对射型光电传感器上的发射单元发射的光线通过圆盘上的透光孔，交替地照射到接收单元，完成光电转换，经放大整形可得相同频率的连续脉冲，将脉冲信号送到CPU的计数器T1，计算出电机的实际转速。
（3）功率驱动电路
功率驱动采用单电源可逆控制方式，一般采用由功率开关器件组成的H型桥式电路。有以下几种选择：a.采用功率场效应管，开关性能好，但价格较高；b.采用大功率三极管，但因直流放大系数hFE太小，需驱动的功率较大；c.采用中、小功率的三极管连接成达林顿结构，hFE较大，驱动功率较小，可由单片机直接驱动，且价格适中。
电路如图2所示，其特点是在一个周期内V12、V13与V23、V24和V21、V22与V15、V16两组达林顿管交替导通，改变一个周期内两组达林顿管导通时间的长短，就可实现对电机转速和转动方向的控制，开关频率可调至25kHz左右。
(4)LED显示电路
数码管显示电路设计4位数码管来显示设定转速和动态转速，采用动态扫描显示方式，主要采用软件扫描，占用了11条I/O口线。其中7根线用于段码的选择，4根用于位选择，LED采用共阴极接法。
(3)按钮开关
电机的运行根据需要由四个按钮开关进行控制，单片机采用中断扫描方法读取按钮信号，它们的功能分别是启动/停止键、正转/反转键、定时键、转向键。其中转向键还可以使电机循环定时转向。
本项目采用乐高（LEGO）机器人传动结构组件构建减速齿轮，曲柄连杆等机械机构安装在电机转轴上进行动态演示。至于对过电压、欠电压和过电流保护电路的实现方法，相关文献介绍较多，在此不作赘述。
3 教学实践
3.1教学思路
根据电子实训课程教学大纲的要求，我们在教学实践中始终坚持重基础知识，重基本理论，重基本技能的教育，实现了基础与前沿，经典与现代，课外与课内的有机结合（4）。光机电一体化直流电机调速控制实训项目是可供学生自主选择的知识覆盖面较全面的项目之一，学生利用这一实训项目综合运用模拟和数字电路，单片机原理及接口技术，传感器技术和电力传动控制技术，机械机构设计等课程的知识，对其进行综合论证、设计、组装和调试，达到培养学生的综合设计和创新能力为主线的教学指导思想。
3.2教学安排和实施过程
学生选择本实训项目后，老师把学生分成若干个小组，每组人数3~4人，若发现优生和差生有扎堆现象，需做出适当调整，以促进学生互相学习和项目的完成。项目分为必修和选修两部分，必修部分是电机转速闭环PWM控制和功率驱动电路以及转速检测电路，其它为选修部分。对于必修部分，老师从电动机转速闭环PWM控制原理入手，从转速检测（FG），频率/电压转换器（f/v），基准三角波发生器，PWM调速以及功率驱动电路的组成、工作原理和设计思想进行详尽的讲解和解剖，电路组成如图3所示。
实训过程中，着重启发学生利用基础专业课程中学过的元器件知识，并结合查阅相关资料完成设计，力求拓展学生的视野，教师的工作是努力促成学生从知识积累向综合能力的转化。无论是必修部分还是选修部分，每一个功能电路都可以用不同的方案去进行设计，把学生的兴趣爱好置于核心地位，鼓励主动探究，为其个性发展创造条件，使得不同层次，不同基础的学生都可以找到自己的角色。
学生实训成绩评定，主要依据在设计和制作本项目的过程中，能做出多少功能电路，方案设计的先进性及合理性，是否具有独到创新之处，电路布局规范程度，测试数据和波形的准确性，实习报告是否全面完整，先由各组学生自评和互评，最终由老师综合考评确定实训成绩。
3.3解决问题实例
在设计功率驱动电路时有的学生决定采用H型可逆双极性控制方案，使用了如图2所示的电路，但在通电调试过程中，屡屡发生三极管被击穿冒烟的情况，这是由于三极管工作在开关状态，集电极电流的变换滞后于基极电压的变化，三极管内部存在结电容效应而造成的。我们启发学生，在上面三极管导通时，如何保证下面三极管截止，反之亦然。大家开动脑筋，反复琢磨，终于有了方案，引入如图2所示的XY和NM两条导线，其原理是，当三极管V12和V15的基极为高电平时，V12和V13饱和导通，V15和V16截止，V15的发射极电位比基极高0.7V，反之亦然，从而保证了在同一时刻上下两组三极管只能有一组导通，相当于自锁。问题解决后，电机运行始终正常，使学生对三极管的特性有了更加深刻的理解。领悟到了基础理论的重要性。
整个教学过程中我们始终强调工程设计，处理方法以及工程实践中实际问题的解决。同学们感悟颇深，从课堂上学来的知识往往不是很深刻，只有从实践中带着问题学到的东西才说得上记忆深刻，真知灼见。
结语
工程训练实践教学中的实训项目不应是固定的、单一的、封闭的，而应是多元的、开放的。学生通过实践开阔了视野，活跃了思路，激发了灵感，养成了实事求是的态度，一丝不苟的严谨作风，勇于面对失败和挫折，积极进取的探索精神，实现了学生综合素质和创新能力的全面提高。工程实训内容应与现代技术发展的应用水平保持同步，并不断更新，动态调整，以适应卓越工程师教育培养的教学改革，适应国家经济发展、技术进步的需要。
参考文献
[1]浦龙梅，杨增强。单片机控制的PWM调速装置的研究[J].电子技术，2006，(2):37-39.
[2]包松，鲍可进，余景华，基于单片机PID算法的直流电机测控系统[J].微机发展，2003,13(8):72-74.
[2]曹琳琳，曹巧媛，单片机原理及接口技术[M].长沙：国防科技大学出版社，2000.
关键词：课程 实验与实践 教学改革 教学质量
中图分类号：G421 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（b）-0-01
电子技术是电子专业、通信专业、电子与信息技术专业、应用电子技术专业、自动控制专业、计算机专业的基础课程，课程的显著特征之一是其实践性特别强。对于职业技术学校的学生，要想很好的掌握电子技术，除了掌握基本器件的原理、电子电路的基本组成及分析方法外，还要掌握电子器件及基本电路的应用技术，因而重视实验和加强实践已成为职业技术学校电子技术教学中不容缺少的重要环节。
当前，职业技术学校的电子技术教学面临着严峻的挑战。其主要表现在以下四个方面：一是职业技术学校的学生程度参差不齐，并且理论基础水平大多比较薄弱；二是教材滞后并缺少针对性，远远不能跟上时代的发展；三是所学知识缺少灵活性，难以适应社会各行各业的需要；四是受试验场地、条件、仪器设备、经费等各方面的限制，学生很难有实验和实践机会。因此，必须针对这些因素对教学方法进行改进。教学方法的改进可以抓住实验和实践这两个环节，并充分利用仿真技术和自制教具等多种手段以提高教学质量，从而达到培养出适合于职业技术教育特点的实用性技术人才的目的。
1 在教学中要重视实验教学
对于职业技术学校的学生来说，其综合素质参差不齐，并且理论基础水平较薄弱，面对复杂且枯燥的理论推理及难记的公式，学生往往缺乏学习热情。所以，在教学过程中应抓住基础验证性演示实验，做好设计性试验，深化综合性实验。1）通过基础性演示实验教学，使枯燥的的理论指导变得更为直观、生动。形象的演示，可使学生更好的掌握器件的性能及电子电路的基本原理，真正做到深入浅出。通过实验掌握理论，在实验中巩固理论，有利于激发学生的学习热情，从而达到较好掌握知识的目的。例如我们在给0212班讲解半导体三极管工作原理时，由于学生化学知识有限，从微观上分析其工作原理时学生会觉得晦涩难懂，而演示实验却让学生直接从电流表的读数上掌握了三极管的工作原理，进而也了解了三极管的工作性能。所有的同学都活跃起来使课堂教学效果事半功倍。2）通过设计性实验教学，可以提高学生对基础知识的运用能力掌握参数及电子电路的内在基本规律真正理解模拟电路参数“量”的差别和工作“状态”的差别及数字电路的输入、输出逻辑关系。例如学完集成运算放大电路，可以应用EWB实验仿真软件进行集成线性应用电路和非线性应用电路的功能测试，使学生体会到电路参数“量”的差别和工作“状态”的差别，既能减轻学校仪器设备的损耗，又可以让学生掌握新的知识，从而拓宽学生的知识面，使其学有所获。3）通过综合性实验教学，可以提高学生对单元功能电路的理解，了解各功能电路间的相互影响，掌握各功能电路之间参数的衔接和匹配关系，以及模拟电路和数字电路之间的结合，提高学生综合运用知识的能力，形成自己灵活多变的知识体系。例如我们在0212班、0218班的半导体收音机调试试验时，学生通过调试过程，既掌握了整流滤波电路、振荡电路、多级放大电路、功放等电路及它们之间的衔接与匹配，又令学生学会了应用各种仪器仪表进行电路测试的方法，强化了学生的技能训练。
2 在教学中要加强实践教学
针对我院培养实用型技术人才的目标，结合本课程实践性特别强的特点，在教学过程中要搞好阶段性实践，强化课程实践。1）通过阶段性实践，深化学生学习过程中的知识点，突破疑难点，提高学生的知识运力。0212班的学生在学完功率放大电路后，及时进行了功率放大电路的实训。为此，我们安排了一个功率放大器实训，其中包含变压、整流滤波、稳压电路、功率放大电路等，并在电路中设置了一些测试点。通过实训可以达到以下几个目的：学习万用表的使用（包含元件好坏的判别、欧姆档、交直流电压或电流档）；确知全波整流电路输出电压理论值与实际值是否相符；确知稳压电路电压在电源波动或负载电流改变时是否保持稳定；观测电路的静、动态电流随负载改变的情况，还可用示波器演示信号的放大过程。在实践中还可以练习基本功（如焊接、连线方法等）。学生的学习热情大大提高，他们有的连中午、晚上都在加班加点，为的是早一点看到自己的处女作是否成功。教师在整个实训过程中主要是教学生安装调试并帮学生解决出现的问题，让理论在实践中得到验证，既深化知识，又提高了学生的实践操作能力。2）通过课程时间，提高学生的综合运用能力及创新能力。0212班的学生进行的半导体收音机的安装和三位显示计数系统的安装，使学生们不但熟悉了收音机和位显示记数系统的电路原理，而且还掌握了组装和焊接工艺及故障判断与排除方法。有一部分同学的制作精度很高，孙涛同学还在多用户报警器的实训中自行在原电路基础上加入光感电路，实现了光控报警。实践不但培养了学生的学习热情，还激发了他们的创新能力。
3 激发学生的学习兴趣
对此，不仅要抓住实验和实践这两个环节，还要利用仿真技术.和自制教具等多种教学手段激发学生的学习兴趣。1）充分利用教具进行教学，调动学生思维并激发其创造性。例如：0201班的学生学习编码译码显示器时我们用自制的教具做演示，不但所有的学生都兴味盎然地掌握了编码和译码显示的逻辑功能，还有一部分同学联想到了实际生活中的应用前景。2）为克服版之和是实验室，实验器材等方面的限制，电子技术的教学最好利用EWB实验仿真软件和多媒体来教学，这可是枯燥抽象的理论知识直观形象化，可以满足不同层次、不同课时、不同专业的学生需要。总之，随之电子技术的突飞猛进的发展，知识更新换代的速度不断加快，社会人才竞争也日趋激烈，社会对人才的要求越来越高，给职业技术教育的就业形势带来了巨大的压力。因此，对我们职业技术学校学生的电子技术教育教学方式也提出了更高的要求。电子技术又是一门实践性很强的学科，且它应用于各行各业，所以，我们一定要搞好其实验实践教学，并充分利用仿真技术和自制教具等多种手段提高教学质量，从而达到培养宽口径实用型技术人才的目标。
参考文献
关键词：500kW短波发射机；射频系统；工作原理
1 概述
我台目前有五部TSW2500型500kW短波发射机，其中丙机房有三部，是我局最早引进的，如今已运行了十五年有余。机房有两部，是在2003年安装的，运行也近14年了。本文对射频系统的原理和构成进行说明，便于同行参考。
2 射频系统
射频部分组成分为频率合成、自动增益控制、射频宽放、射频驱动级输入网络、射频驱动级、即射频末级输入网络、射频末级、射频末级输出网络、VHF滤波器以及平衡/不平衡转换器等部分组成。
射频驱动级电子管V1为超蒸冷陶瓷三极管CTK12-1，射频末级电子管V2为超蒸冷陶瓷四级管TH576。
碜云德屎铣善鞯纳淦敌藕牛经过射频自动增益控制输入到全固态宽带放大器。射频宽放输出500W，推动射频驱动级将射频信号提高到5kW，以推动射频末级管正常工作。射频末级电子管的屏极电压是由PSM提供的音频+直流，射频末级电子管工作在C类（丙类）放大区，输出载波功率500kW。
输出网络由低通结构的三节π网络组成，将负载阻抗50Ω变换成末级管TH576所需的屏极阻抗190Ω。丙类放大器的屏极电路所需要的品质因数Q值，也取决于输出网络，另外，三π网络也起谐波滤波作用，即对谐波进行衰减（对于屏极上所有谐波呈现尽可能低的阻抗）。
如果发射机进行调谐（换频），则存储的和预设的调谐数值（MP值）首先对所有可调元件进行调整，称为粗调，粗调完成后加高压，根据鉴相值和电压电流的变化进行自动细调达到满足发射机稳定工作的各种标准状态（末级电子管栅流、帘栅流、屏流、输出功率等）。
射频末级由末级驱动网络（π网络），末级电子管，输出隔直电容和相应的供电、中和和取样电路组成。
驱动π网络的横臂为电感L133（MP4），一个竖臂为电容C133（MP2），另一个竖臂为末级管的栅阴极间电容。网络直接安装在末级电子管的下面，管座的底部（控制栅极）正对着调谐线圈L133的滑动接点的压接圆铜板，为的是保持寄生电感最小，调谐电容C133也以最短的距离与管座的底座（阴极）联接。发射机换频时要调整该π网络，达到驱动级与末级间的匹配。
射频驱动级激励射频末级电子管工作，将直流能量以及音频部分整合为射频，将发射机输出的双边带调幅波通过馈线输送至天线或假负载上。射频末级使用一只超蒸发冷却陶瓷四极管-TH576，采用阴地线路，阴极直接接地，四极管工作在C类状态。
采用TH576电子管，是因为具备较好的高频特性，阴极和栅极引出环相互交换位置，对于阴极直接接地的线路来讲，电子管的管座可以非常简洁（仅装有硅树脂模压的片状电容（C221）用于帘栅极退耦，管座上的所有触点均镀银降低接触电阻），控制栅极和帘栅极线路的处理也可以更为直接和简洁，很好的缩小了管子的尺寸，对提升功率放大器的高频特性有很好的帮助。
按照电子管TH576的特性，可以工作在无栅流状态，驱动功率仅仅用于补偿输入匹配线路损耗，但为了工作在稳定的饱和C类状态，射频末级仍然工作在小栅流状态（约2A），需要激励功率大约3-4kW，-800V偏压加在控制栅极。载波状态下，射频末级放大器提供大于500kW的输出功率，屏极阻抗大约为190Ω，屏极电压为14kV。
射频末级和其输出网络之间的射频耦合是通过隔直电容C250（2nF/45kV）来实现的，该电容由镀铜的特氟隆制成，呈圆筒状，套在射频末级管屏级上。这种结构设计紧凑，引线电感很小。
屏极中和电容C140是连接在输出耦合电容C250的后面，在输入一边，是连接在输入匹配网络的输入端，为了在高频端得到更好的调节能力。
3 结束语
我们还需要对机器设备做进一步的分析研究，更好的掌握它，驾驭它，从而确保安全播出任务的圆满完成。在此，我们希望有机会多与同行们进行一下工作交流，互补互进。
【关键词】电视机；故障检测；维修技巧
1.引言
电视机作为电子技术中的一个特殊领域，它重点研究图像信息的处理与显示。由于电视机在社会上的拥有量比较高，而随着时间的推移或其它因素的影响，电视机或多或少地都会出现各式各样的故障，但如何快速检测和排除故障，是维修人员追求的目标。由于电视机品牌繁多，电路复杂，故障千变万化，如何快速查找并处理好电视机的故障并不是一件简单的事情。整个维修过程即需要专业基础知识，还要有熟练的操作技能与技巧。本人多年来在指导学生电视机维修的实践教学中，积累了一定的维修经验，并结合理论学习，总结出判断电视机故障的两点技巧。一是在通电状态下维修，从各路电压入手，测量故障电路测试点电压；二是在断电状态下维修，找到故障电路电流稍大的范围，利用万用表对易损件电阻等测量，快速检测出电视机的电路故障并加以排除。
2.在通电状态下
电视机维修的首要问题就是故障点的锁定。虽然电视机内部电路复杂，而且各个品牌之间也有所差异，但是电视机的电路原理是相同的。我们会根据电视机显示的故障，锁定故障范围，然后通过关键点电压的测定，检测故障所在的部位。
【例1】这里以电视机常见的故障无图像、无光栅、无伴音为例。电视机出现上述问题，故障可能是在电源电路或者是行扫描电路，也可能是两个部分同时存在问题。
我们第一要查看主电源的电压是否正常，如果电压不是115V，我们应该切断行扫描电路，给电视机的电源主回路加个负载，负载的大小要与电视机的功率相匹配，这时如果电压还是不正常，应断定电源电路出现故障；如果电压正常，故障可能就在行扫描电路。判断出故障所在，再进行具体分析。（1）电源电路故障：我们可以测量电源部分的直流电压是否正常（300V），推断出故障是在前面的整流滤波电路还是开关振荡电路。（2）行扫描电路故障：我们检测行输出变压器的二次侧电压，如12V、180V等，如果电压正常，说明扫描电路良好，若其中哪组电压不正常，故障就出在其中。当检测行输出变压器二次侧没有电压时，可以检测行输出管的BE级间电压，如果有0.2V的负电压，则证明振荡电路没问题，说明故障在行输出电路上。通过上述操作我们就能锁定电路故障所在，快速排除。
在电路故障区域锁定之后，我们如何从故障电路中发现损坏的元器件？当然有些元器件明显的故障可直接判定，例如电阻的烧黑，电容的爆裂和漏液，而绝大部分电阻、电容、稳压管、三极管、集成块损坏是肉眼分辨不出来的，不能将每个元器件拆下来检测，但可以根据每个元器件工作时的电压特性来确定。在带电的状态下，通过电压的检测，可以断定元器件是否良好。
通常情况下电阻易出现烧断性故障，特别是大功率电阻很容易烧断，若量得大功率电阻其电阻阻值很小，且其两端电压很高，可断定电阻已损坏。二极管正常工作状态下，正向电压降一般只有0.7V，一旦发现二极管正向压降大于此数值的话，可认定二极管断路，二极管短路时会引起所在电路中保险丝或保险电阻烧断；三极管工作在放大状态时，必须满足三极管的特性即发射结正偏、集电结反偏，但对于三极管NPN型，应该是Uc>Ub>Ue，Ube接近0.6V-0.7V，否则三极管放大电路可能存在问题；对集成块各引脚电压的检测，与标准电压进行比较，通过电压不同判断故障所在的电路。通过测量元件工作电压、进一步缩小故障的范围，但最终元件的好坏还要通过测量元件阻值来确定。
电压法在电视机维修中应用很多，下面是两个疑难故障的检测和排除的实例。
【例2】有一台彩电，输出厚膜块经常烧坏，更换新的厚膜块后还能保持一段良好工作时间。经检测场输出厚膜块和主电源工作电压，发现其电压都有些高，而且无法调整，因此我们认为电源部分存在问题。经检测是电源部分的振荡电容容量减小，引起主电源输出电压过高，更换电容后电源电压恢复正常，故障排除。
【例3】另有一台彩电，用的是TA8719 BN集成电路，该机开机后有声音但图像显示不正常，而且屏幕上不断变换着NTSC和PAL两种制式。用手拍打电视机顶盖后有时可以正常收看，从此现象可以判断故障为接触不良，经多次修理后，此故障仍未排除，而且与此故障有关的电路都进行了检修。后用电压检测法，当故障出现时，检查解压板与主板间插排，发现其中一个引脚电压在变动，因此判定此脚接触不良，后将该脚与解压板重新焊接，故障排除且图像正常。
以上只是电压法在电视机维修中的应用，但是在实际操作过程中还有一些故障是不允许通电检测的，因为通电检测会损坏一些主要元件，基于此将另一种技巧教给大家——易损件电阻的判别。
3.在断电状态下
在电视机维修中，电阻故障占有相当大的比例。电阻器的损坏一般分为二种情况：
3.1 由外部原因造成
由于某种原因（多数是由于其他元器件的击穿损坏），致使电路中的电压、电流异常上升，造成在该电阻上产生的耗散功率大大超过了其额定功率而烧毁损坏。由外因造成的电阻损坏，多数会在电阻外观上呈现出明显的烧焦痕迹，用肉眼即很容易发现，但也有少部分特殊电阻（如保险电阻）例外。因此，在检修中如看到有烧焦的电阻或是保险电阻烧断等情况，必须进一步查明造成该电阻损坏的原因并加以排除。若只是简单地更换电阻，不仅不能将机修复，还有可能使故障进一步扩大，造成不必要的损失。
3.2 由内部原因造成
因电阻本身质量不良，使阻值发生了变化，破坏了电路的正常工作，由此引发电视机产生各种各样的故障现象。这种情况只要能找出损坏的电阻，直接进行更换，便可立竿见影地排除电视机故障。电阻本身变值损坏通常在外观上看不出有何异常，只能通过万用表检测才能发现。在实践中还可看到，这种变值损坏的电阻有其一定的规律性：一种阻值一般是变大或开路；另一种是小阻值电阻损坏的概率相对较高。对于开路性损坏的电阻，一般通过检测都能马上被发现，但对于阻值变大的情况，检测中如果稍为马虎就很容易把它放过，结果使维修走弯路甚至陷人困境。因此，在对被怀疑的电阻进行检测时，一定要认真、仔细，只要阻值误差超过10%以上就要引起注意。如果所用万用表精度不够，可另外用同阻值且准确的电阻来进行对比测试，即能发现问题。另外，检修中当判断故障在某部分电路时，不妨对这部分电路中的小阻值电阻多加留意，一般小阻值电阻都是起限流保护作用的，那么电流大的地方，元件坏的机率也大。实例如下：
【例4】一台长虹c2551彩电，伴音、黑白图像正常，但无彩色。
经检查制式选择无误，从AV输入接口接入由录像机播放的节目信号，将色饱和度调至最大，同样无彩色，因此可确认故障在色度信号处理电路。考虑到LA7680已更换过，且故障如故，因此可基本排除集成块的原因，重点对电路进行检查。先后对色度带通滤波器、制式转换电路、色饱和度控制电路等进行检查均未发现异常，更换色副载波振荡晶振无效，当检查到集成块⑩脚元件时，发现R263已由220kΩ变为280kΩ，另取一只220kΩ电阻换上后，彩色出现，故障排除。由LA7680工作原理分析，该机此集成块⑩脚外接的R262、R263、R264、R265、C265等组成低通滤波器，它与自动相位控制电路及压控振荡器共同构成锁相环路。因此，⑩脚外接个别元件损坏，会导致色副载波的振荡频率及相位无法被色同步信号锁定，使内部消色器启动，从而造成无彩色故障。据前维修人员说，他也曾几次检查过这个电阻，但每看到表针指在200kΩ左右即认为“差不多”而没有引起注意。如此马虎，将故障元件一次次地从眼皮底下放过，最终使维修进入死胡同也就是必然的了。
4.结语
通过上述几个实例，大家会发现它们都各自具备自己的特点，而我们所说的技巧大多都是经过维修经验总结出来的，一要选择合适的方法，二要仔细观察才能发现蛛丝马迹。在这里还要提醒大家一句，在维修电视机的过程中，能在通电状态下维修的，尽量选择通电，因为只有在电视机工作的时候才会暴露出电压标称值的对与错。
参考文献
[1]张新芝.电视技术[M].北京：高教出版社，2003.
[2]肖运虹.电视技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2000.
[3]吕刚，刘华东，何建新.彩色电视机维修技术[M].武汉：武汉大学出版社，2009，1.
一、汽车电源系统原理
汽车电源系统由两部分组成，即铅蓄电池和交流发电机，铅蓄电池和交流发电机并联在一起工作。在发动机没有启动或已经启动没有达到稳定带速之前，主要由蓄电池提供能量。当发动机达到稳定带速以后，主要由汽车发电机提供能量，同时交流发电机为铅蓄电池充电。正常工作中铅蓄电池与发电机并联，由于铅蓄电池的电压钳位作用，电源输出电压基本保持在额定电压基础上。如果汽车处在长时间低耗能的状态下运行，铅蓄电池可能出现满电情况，如果发电机继续为铅蓄电池充电，铅蓄电池的端电压会随充电电压升高，产生交流发电机撇载现象。在撇载状态下，铅蓄电池失去电压钳位作用，输出电压等于交流发电机整流输出电压，大约15伏左右。
二、汽车电源保护电路作用
铅蓄电池额定电压大约为12伏（柴油车为24伏），交流发电机输出额定电压大约为14.5伏。汽车电器设备额定电压是12伏，如果出现撇载现象，交流发电机电压接在电器设备上，此时电压已经超出额定电压的20%，可能烧毁用电设备。为了防止汽车电气设备在发电机撇载后出现烧毁现象，需要对汽车用电设备进行保护，这个保护用电设备的电路，我们称之为汽车电源保护器。本项目主要就是研究保护汽车用电设备的保护电路，以便使汽车能安全、可靠地运行。
三、汽车电源保护电路结构
汽车电源保护电路主要是把用电设备电压控制在额定电压的10%以内。而对于汽车而言，出现撇载现象之前，用电设备不会出现过压现象而烧毁；出现撇载现象后，电压升高可能烧毁用电设备。电路设计上采用两部分组成，一部分采用开关控制哪一路电路接通；另一部分采用直流串联稳压电路使撇在后输出电压稳定。该电路主要由稳压电路和开关控制电路两部分组成，撇载之前电源电压经过常闭触点加在负载上，此时保护电路几乎对原电路没有影响；撇载之后，电压经过常开触点送到稳压电路，经过稳压后加到负载上。这样就可以保证用电设备在额定电压下工作，从而使用电设备更加可靠地运行。
四、汽车电源保护电路工作原理
电源保护电路与普通串联型稳压电源略有不同，在稳压电源的前边增加了多触点继电器，当电源电压在12伏（汽车发电机撇载之前）时，继电器不动作，电源经继电器常闭触点，加到用电设备上。当电源电压增加到12.5伏以上时，继电器动作，常闭触点打开，常开触点闭合，电源电压经继电器常开触点，经串联稳压电路稳压后加到用电设备上。
串联稳压电路使用了具有温度补偿特性的，高精度的标准电压源集成电路TL431，所以使电路简化，成本降低，而稳压性能却很高。稳压管TL431的稳压值连续可调，这个稳压值决定了稳压电源的最大输出电压。调整管用的是大电流NPN型金属壳硅管，由于它的发热量很大，如果条件允许，尽量购买大的散热片，扩大散热面积，如果不需要大电流，也可以换用功率小一点的硅管，这样可以做的体积小一些。滤波用两只50V、4700uF电解电容并联，使大电流输出更稳定，如果考虑高频波影响，可以增加一个低容量滤波电容。
五、汽车电源保护电路设计技术关键点
应用汽车电源保护电路可以有效保护汽车用电设备，防止用电设备因为电源电压升高而损坏。虽然电路在设计上采用稳压电路，但又与传统串联型稳压电路不完全相同，具体体现在以下几方面：
1.电源调整管采用双管串联形式，可以提供更大的电流。汽车电路具有低电压、大电流的特点，因此采用双管串联，可以增加输出电流。电流的增加会使调整管管耗增加，调整管可能会产生大量的热量，三极管的选择很重要，同时散热问题也是项目研究的重点，除了考虑增大散热片外，必要时还可以考虑增加风扇散热，以保证三极管工作稳定。
2.为了降低电源保护设备插入损耗，采用继电器对电路中电压分段控制。利用继电器控制串联稳压电路的工作状态，只有在电源电压升高时，稳压电路工作，其他情况下稳压电路不工作，这样就可以降低设备损耗。
3.继电器在断开、吸合瞬间，可能产生脉冲电压，影响输出电压稳定。为了防止输出电压受到影响，电路中采用双电容并联形式，提高电路的充放电时间，降低由于继电器动作产生的影响。
汽车电源保护器主要是针对目前汽车市场上出现用电设备偶尔烧毁而设计的，电路结构简单，稳压效果好，安装维护比较方便，插入损耗小。该电路主要为5A以上用电设备设计的，如果为收音机、电视机等供电，电源调整管还可以选择小功率管。电路的缺点是输出电压在继电器动作前后可能不一致，设备体积可能略大，如果采用风扇散热，可能增加设备能耗等。但不管怎么说，这都是目前市场上绝无仅有的一款为汽车电器设备设计的保护电路，随着汽车电子技术的飞速发展，在不久的将来它将发挥巨大的作用。
参考文献：
[1]张华.汽车电工电子技术.北京理工大学出版社，2011.8
关键词：直流电源系统 计算机监测 逆变电源晶闸管保护
随着电子技术的不断发展，先进技术的不断出现，采用了下列两项新技术，不但可以提高大功率逆变电源运行的可靠性，而且还能够延长其使用寿命。下面介绍一下两项新技术的应用。
1 直流电源系统的新技术
以往的直流电源系统由工频变压器，可控硅相控整流充电机和免维护全密封阀控式铅酸蓄电池组等组成，改进方案如下：
1.1 N+1冗余高频开关电源模块 设备的正常工作需要有充足的动力来提供支持，充电机在直流电源系统中所担负的作用就是通过不断充电，使蓄电池始终保持足够的电量。充电机的构成一般分为两大部分，即工频变压器和可控硅相控整流和滤波装置。其缺点是一旦出现故障，由于停电检修时间较长，容易使整个系统处于危险状态。通常的应对之策是采用双充电机，这样不仅会耗费更多资金、增加占地面积，而且一旦备用设备同样出现问题，其危险状态仍然无法解除。为了规避此类问题，利用N+1冗余高频开关电源模块就成为合理的选择。其思路就是将原来的一个充电机替换为多个高频逆变开关式小充电机。N+1冗余高频开关电源模块，即指用N个模块承担额定负载，它们可以带电插拔，既彼此独立又协同工作，更换模块只需一分钟就可完成。再加上备用模块，可保证随时对故障模块进行更换。相比于双充电机模式，它的体积小、重量轻，可靠性更好。而且300KHZ的工作频率使其工作效率更高，还可免去冷却风扇，工作噪音大大降低。原因就在于其采用了零开关高频逆变技术，在零电压条件下，可使逆变桥的大功率开关管开通和关断，使开通和关断时的峰值功率损耗从十几千瓦下降到1千瓦左右，从而使开关管的平均功耗从几百瓦下降到几十瓦。模块工作原理框图见图1。三相380V电源输入后，经整流滤波成直流，再由桥式电子开关逆变成300KHZ高频，通过高频变压器隔离变压后，使整流滤波成直流给电池充电。由于频率高，变压器体积很小。零开关技术的采用降低了电磁干扰的程度，而且效率达到90%以上。由于采用了智能技术，模块可以实现自动均匀充电以及在浮充之间的切换，减少了人工工作量，同时电池寿命得以延长。模块独立工作互不影响，自动均流、协同充电，其可靠性也因为一系列的过热、限流、限压等组成的保护措施而大大提高。
1.2 计算机监控管理系统 根据开关、电压、电流、温度、绝缘等参数进行监测保护报警的计算机监控系统，核心是其内部的一至两个以上的单片机，通过它，计算机监控系统可以完成对本子系统的交流进线柜、蓄电池柜、充电柜等运行状态的动态监控、警示和通讯的任务。本文主要对充电模块的自适应控制和蓄电池组单个电池的状态监测进行介绍，电源系统的微机监控系统构成见图2。
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1.2.1 充电模块的自适应控制。根据电池的实时状态（电压、温度、现存容量）对充电电压电流大小进行调整，可以使电池时刻保持充满状态，延长其使用时间。为了达到这一点，我们可以对充电模块本身恒压限流的外特性加以利用。除此之外，可以通过变外特性曲线的形状，让充电模块实现自适应控制，具体做法就是根据电池的状态，利用单片机监控系统对给定值予以修正，以取得最优的充电效果。这里需要注意两点，一是蓄电池温度影响的修正，还有就是电池组实时容量的监测。我们可以通过计算机监测电池组充放电时电流的大小以及时间长短，并进行记录。单片机在对电池放电、电流、电压的变化进行分析的基础上，修正数据而得出电池组的现存容量，然后结合实测温度，依据蓄电池生产厂家提供的最优充电曲线，对充电模块的充电电流进行控制。如果遇到电池容量很小、电池电压快速下降，它会以发出故障报警的方式提醒用户对其进行更换。
1.2.2 蓄电池组的监测。多节同等型号的电池串联后可形成直流电源系统的蓄电池组。由于生产工艺和运行情况不同，有的蓄电池可能先出现极化失效的问题，如果不及时采取补救措施，将影响整个电源系统正常运行。因此，必须时时观察并掌握蓄电池组中单个电池的运行状态。
多数用电单位均指派相关负责人定期观测单节电池运行情况。但是蓄电池组往往包括多节电池，不易进行全面观测，因此检测周期很长，时效差。如今计算机监控系统已大范围普及应用，用电单位通过定时功能就轻松实现对单节电池、电压的监测，还能将监测数据备份以便随时查看，计算机系统具有自动预警功能，电池运行发生问题可及时处理。通过单片机系统能判断电池的后备容量，以便于充电机对充电电流电压进行控制。实践证明，计算机监测技术能够确保蓄电池组稳定运行，同时可以大幅度提升其工作效率。
2 逆变电源晶闸管的保护
晶闸管对过电压和过电流较为敏感。若晶闸管过电流大于额定电流，可能会提高晶闸管的PN结温度损坏电源部件。工作人员一定要选用合适的元件，设置好电路保护装置。
在晶闸管电路中，逆变电路很容易使晶闸管出现过流损坏的问题。一旦触发电路运行不稳定或出现电源缺相故障，极有可能引发逆变颠覆，回路内也会发生强大的短路电流。一般情况下，晶闸管的温升时间常数不及常规的电器元件，所以一旦逆变失败，将会加速结温升温速度。如果结温大于规定的范围就会导致晶闸管损坏。所以如果晶闸管电路存在逆变过程，为避免逆变失败使晶闸管遭到破坏，应该预先设计好检测逆变失败的元件，同时设置电路保护。
以往均采用快速熔断器做过流保护，在晶闸管交流电路发生逆变时保护晶闸管。这种方式实际是对通过元件的电流大小进行保护的装置，对于晶闸管是否已处于逆变失败状态的判断作用不大，虽然线路单一，但不太牢靠。因此，采用上述设计可能会发生如下状况：晶闸管往往在主电路逆变失败前早已失败，致使电源装置在过流保护的伊始阶段就已“长期”导通在逆变失败状态。但由于变压器的漏感及杂散电感的作用，主回路电流维持在一个持续上升的状态，而不是瞬间增大，因此短时间内不会熔断熔丝。若能及时发现并切断主回路电流，就不会损坏晶闸管。如果用熔断器做过流保护装置，则周围环境温度、熔丝的型号、质量及其构造都直接影响熔丝被熔断的速度，这样从技术层面来分析，要使晶闸管在失控前一两个周期内监测并切断主回路，似乎是不可能的事情。因此，单纯使用这种保护方式多在熔丝熔断时，电路发生逆变失败后已持续了一个时段，可能已经因过高的PN结温而损坏了晶闸管。
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我们主要通过图3所示的保护电路来监测晶闸管工作状态，力求及时发现问题，并将主回路迅速切断。该电路设计利用电子技术掌握晶闸管导通时间，由此判断其是否出现逆变失败问题。同时，通过三相全控桥逆变电路对其工作原理进行了具体分析：在一个正弦交流电周期内，每个晶闸管都会导通一段时间（电路稳定运行时是120°，折合6.6ms；电路在过度阶段，则在90°～150°之间浮动，折合时间5ms到8.2ms）。当晶闸管处于导通状态，两端电压均大于等于0，工作人员通过计算机技术测得导通时长，就能判断出主回路是否发生逆变失败的这段时间不会大于3ms，若主回路无触点开关的时间常数较小，就能判断从逆变失败后4ms内可将主回路切断。据此可避免过大的电流通过晶闸管，影响其正常工作。
根据上述理念，设计人员绘制出图3所示的逆变保护电路。该短路包括逆变失败判断电路、输出控制电路、光电隔离电路、电压极性变换电路等。R1与4个构成桥式交流电路的二极管构成了电压极性变换电路，它能使光电耦合器的发光二极管在晶闸管承受电压（包括正向的和反向的）的过程中，都能承受正向电压而导通发光，这也能证明晶闸管运行稳定可靠。光电耦合器隔离了主电路和监测电路，而R1则对光电耦合器的发光二极管中的电流起到限制作用。光电三极管的负载电阻R2不应过小，当光信号被收集到光电三极管时，电阻R2可以尽快饱和，而使a点电平等于低电平。逆变失败判断电路由R3R4、第一级比较器，R5、C、D1和第二级比较器等构成。在晶闸管处于导通状态后，第一级比较电路将高电平输出时，会增大电容器C的电压。通过适当选择R5、C的值，经过一个导通周期，电容器所带电压达不b点的电压值，而晶闸管转到关断状态，第一级比较电路输出也变为低电平，电容器C电压通过二极管D1和第一级比较器输出电路迅速降为0，所以，第二级比较器的输出始终保持低高电平。一旦晶闸管状态不稳定，晶闸管两端电压始终维持在0的状态，就会使第一级比较器始终输出高电平。经过一段时间后，电容器C的电压可能会迅速增大甚至超过b点电平，迫使第二级比较器输出高电平，因此我们很容易判定晶闸管已失控。或门电路接受到这个高电平信号，其输出驱动就会对电路进行监控，进而将主回路迅速切断。选择合适的R5、C参数，可使J在失控状态发生后短时间内对电路进行控制，快速切断主回路。
3 结束语
消防备用电源的重要性是不言而喻的，之所以将逆变电源用于早期人防工程是因为早期建筑电气设计是采用了双路市电进户的设计方案，事实上可靠的双路市电很难实现。近些年，大型人防工程设有柴油发电机电站，但机组可在临战前安装。如将其作为消防备用电源使用，安装发电机组还必须实施自动启动控制，这样不但投资大，维护管理上的困难也是可想而知的。
综上所述，采用逆变电源用作消防备用电源，仍不失为最佳的选择方案，这是探索其系统安全工作可靠性，延长其使用寿命的目的。力求使综合自动化系统的设计、开发的水平进一步提高，以适应大型地下商场等人防工程电力系统的发展需要。
参考文献：
[1]谢慧丽.浅谈变电站直流系统验收主要项目及质量标准[J].价值工程，2012（26）.
[关键词]环保课桌；可循环利用；资源利用
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2017.15.104
1 设计背景及意义
环境是人类生存和发展的基本前提。环境为我生存和发展提供了必需的资源和条件。随着社会经济的发展，环境问题已经作为一个不可回避的重要问题提上了各国政府的议事日程。保护环境，减轻环境污染，遏制生态恶化趋势，成为政府社会管理的重要任务。对于我们国家，保护环境是我国的一项基本国策，解决全国突出的环境问题，促进经济、社会与环境协调发展和实施可持续发展战略，是政府面临的重要而又艰巨的任务。
针对我们国家现在的资源短缺，环境污染也是较严重的问题，为缓解该问题，国家提出了可持续发展的战略，当前，节能环保低碳经济的发展理念已经成为我们人类可持续发展的行动指南，要实现低碳的生活方式，必须要改变我们人类获取能源的方式。因此只有积极探索并拓宽其他低碳能源获得渠道，广泛采用节能环保的清洁能源，逐步减少化石能源的使用，才能有效减少温室气体的排放，保护我们赖以生存的地球环境。在这样的背景下，就想到设计一个既能节约资源又能环保的课堂教具，合理运用法拉第电磁感应（发电机）原理，以独特的机械和电路设计，利用了人体脚踏运动能量，推动机械装置发电，供学习照明及充电使用。该设计获得的电能来源可靠、照明光度稳定，并能达到自动储能充电的目的。能够满足人们学习所需的照明和健身要求。而且考虑到平时使用的基础课本，相同年级学的课本都相同，但年级不同用的课本也不同，所以，如果每一届用过的课本能循环使用，同时又能够方便学生取阅，那就可以节省制造课本的资源，以及相继带来的环境污染，继而就想到了课桌这个暂存教具，利用课桌的空间，进行对书的存放，但又考虑到书本的丢失和缺损现象，就设计一款全封闭式的课桌，结合电气装置，实现机电一体化的控制。
2 设计方案
2.1 尺寸及结构设计
（1）本课桌最大尺寸是620mm×430mm×694mm，桌腿最大伸展长度是657mm，桌腿最小收缩长度是270mm。桌面、课斗、桌腿高的允许误差范围为±2mm，在其中的一面桌壁上安装射频插卡装置，只需学生用学生证对准该射频装置，便可使射频装置启动，为防止书出现丢失现象，学生在选择书的时候，要输入相应的密码，在射频装置中安装读卡器可以读取并记录学生的信息。将踏板机械能转换为高速的转速动力，带动直流发电机发电，提供书桌照明，同时将电能变换成标准充电电压提供用户充电使用。
（2）考虑到书传出和收回时，采用用齿轮齿条机械结构，由于该机构简单且易加工。在书传出时，通过单片机控制驱动板驱动电机正传前进一段时间，使书到达指定的位置。
（3）为方便学生取书，我们在桌匣下安装杆和小滑轨，通过该机构将书的一部分支起，停止一段时间能让学生取得书之后，让电动机反转，回到初始位置，停止。装置设计基本结构由六部分组成，由机械踏板传动机构、直流发电机，防回流电路、LED台灯、充电保护电路、恒流控制电路、3.7V充电电源输出1.2V充电电池夹等部分组成。
（4）通过键盘及LCD12864显示屏，选择所需要的书，初步拟定为桌膛可放四本书，为上、下两层，中间用隔板隔开，用显示屏可以看到每个号码所对应的书：分别为1-高等数学，2-材料力学，3-英语，假设需要高等数学书，则按下1按钮，便可得到该书。
（5）由于该装置是通过电控制的，所以，为防止停电时无法用书，我们在桌膛内安装了可充电式备用电池。
2.2 照明、充电参数的设计和选择
书桌照明灯的设计和选择：书桌照明灯的选择应考虑两方面问题：一是不要消耗脚踏板太多动力；二是用较小的功率提供足够的书桌照明，以达到节能的目的。这里选用FX-DZSZ055Y型节能高亮度发光二极LED灯，其光通量6-7流明，色温6000-6500K高亮正白，LED各项指标基本符合书桌照明。
LED额定电压3.2V，额定电流20毫安，其功率=3.2V×20毫安=0.064W要达到足够的书桌照明根据光通量确定用8只LED灯组成书桌照明灯，其书桌照明灯总功率=0.064W×8只=0.512W。
储能充电池电压参数的确定：课题为了提供家庭常用电池充电，我们分别对家庭常用充电设备进行了调查。家庭常用设备是手机、MP3、学习机、MP4、电筒、半导体收音机、电动玩具车、电子照相机，主要是两种型号充电器，3.7V锂离子电池和1.2V镍镉电池，因此可确定充电对象电压是3.7V和1.2V充电池，充电电流选取200MA较为合适。
装置技术指标：
（a）书桌照明功率：0.512W。
（b）输出可对3.7V锂电池和1.2V×3枚标准充电池充电。
（c）输出充电电压4.2V，电流200MA。
2.3 自动控制恒流稳定照明电路的设计
在踩踏板直流发电机在供电过程中，直流电源电压是不稳定的，不能恒定功率地供给高亮度发光二极管照明，因此照明亮度会有变化，产生照明不稳定问题。为了解决这个问题，我在这里设计了一个自动恒流供电电路来保证LED照明时电流相对稳定。设计方案是用三极管BG来组成自控恒流源，根据三极管工作原理Ib=Ic/β可知，只要提供恒定的Ib[基级电流]就可稳定Ic电流，来保证LED照明亮度稳定。电路中红色发光二极管D10，电阻R1，来组成自动稳压电路，其原理是利用红色发光二极管D10导通时Vw正向压降1.8V稳定不变，来提供稳定的基级Ib电流，另外红色发光二极管做还同时用它兼顾装置的面板工作状态显示，做到一举两得节约成本。照明灯由8个高亮LED【D1-D8】发光二极管组成，采取并联的方式连接。
2.4 传动机构方案的确定
（1）曲柄滑块机构
该机构实现直线运动较简单，但所占空间较大，在设计计算也较烦琐，要求耐磨性能好，平行度较高。
（2）凸轮机构
凸轮机构具有结构简单、紧凑、运动可靠等优点，但由于点、线接触，接触应力较大，易磨损，因为用于课堂，产生的噪声也较大，不易加工。
（3）齿轮齿条机构
结构简单，传动效率高、寿命长、传动比准确、传递功率与适用的速度范围大、工作安全可靠，且易加工。
通过对以上三种机械传动机构的比较，我们最终采用齿轮齿条机械机构。
2.5 机械踏板传动结构设计
设计目的：是用机械踏板传动机构带动减速直流发电机发电。
设计参数：直流发电机的减速比1/4。踏板速度30次/分钟时减速电机转速260转/分钟。
设计思路：①采用两个互成一定角度的摆动导杆机构，导杆直接与踏板焊接。当左边的踏板进入死点位置时，右边的踏板刚好处在最高点处，这时右脚对右踏板施加一个外力时，力的方向垂直于滑块，因此将对右边的轴产生一个水平向前的分力F1，由于是S形轴，也将对左边踏板产生一个向后的水平力F1，水平力F1推支滑块绕轴承做圆周运动，滑块绕轴承做圆周运动的同时使左边的踏板越过死点位置向上运动，有效度过死点位置；同理，左踏板的水平分力使右踏板越过死点位置。这样交替蹬踏，都有效度过死点位置，避免了卡死的情况。②采用直齿圆柱齿轮传动，齿轮模数为1的标准圆柱直齿轮，齿数分别为15和200（或225）。当踏板速度30次/分钟时，减速电机的转速刚好为260转/分钟。机械踏板传动结构主要由S形轴、滑块、导杆、踏板、大圆柱直齿轮、轴承、轴承支架、底座、直流发电机支架组成。
3 应用
该装置在推广使用上是非常有意x的，虽然，它的成本比一般课桌要高，但它却能实现普通课桌实现不了的功能，让课堂在开始就充满了未知的向往。在现在高科技迅速发展的时代，我们应该让学生更多地了解机械，运用它，并喜欢上对机械的制造和研发，能够让学生更加积极主动地加入到机械的行列，而且针对现在环保对于人类生存发展的重要性，虽然，它不能完全解决环境带来的影响，却能对环境保护产生一定影响，而且该课桌成批量生产成本会较低。
参考文献：
关键字： 软激励； C类振荡器； 大功率振荡器； 自动稳幅
中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 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
不需要外加输入信号，便能自行产生输出信号的电路称为振荡器[1]。作为一种基本的电路结构，振荡器能够依靠自激振荡将直流电源转换成交流电源。随着技术的发展，大功率振荡器作为一种高频功率源已经广泛应用于各种领域，如电力电子技术中的大功率射频电源[2]、低温等离子体的激发、工业用高频加热设备和医用的电疗仪器等。本文介绍一种用MOSFET作为功率放大器件，并且具有自动稳幅功能的软激励C类大功率射频振荡器；最后分析了振荡器输出电压、输出功率与MOS管工作状态的关系，并给出了经验公式。
1 电路工作原理
本设计的电路原理图如图1所示。整体电路结构分为三个部分：偏置电路，谐振功率放大电路，自动稳幅电路。直流电源[VCC，]电阻[R1，][R2]构成偏置电路，为MOS管提供合适的静态工作点；电感[L2]和[L3]为滤波电感，稳压二极管[D5，][D6]将栅极电压限制在-5～+5 V，保护MOS管的安全。MOS管，电感[L1，]电容[C1]和[C2]构成谐振功率放大器，其中电感[L1，]电容[C1]和[C2]构成选频网络，为电容式三端振荡器[3]；正反馈电压取自电容[C2]的两端；桥式整流滤波电路，比例运算放大电路和三极管构成自动稳幅电路。
为了方便电路起振，当电路起振时工作在AB类状态，当电路稳定工作后，振荡器在自动稳幅电路的控制下，自动从AB类工作状态进入C类工作状态。自动稳幅电路一方面通过从输出电压采样，将采样信号转变为控制信号，控制MOS管的静态工作点，达到稳幅的目的；另一方面自动稳幅电路在电路未稳定工作时负责将电路从AB类工作状态转变为C类工作状态，实现C类振荡器的软激励。
本设计输入直流电压[UDC=]200 V，输出功率[Po=]100 W，工作频率13.56 MHz。本设计中选择的MOS管型号为ARF461B，其栅源极电压[UGS]与漏极电流[ID]关系图如图2所示。
图2 栅源极电压[UGS]与漏极电流[ID]关系
2 电路参数计算
2.1 负载及谐振网络参数计算
本设计中直流输入电压[UDC=200] V，输出功率[Po=100]W；当振荡器输出电压[Uo]为临界状态时，[Uo=200] V；振荡器的负载阻抗值为：
[RP=12U2oPo=200 Ω] （1）
设计目标中品质因数[Q=5，]且并联谐振回路品质因数计算公式为[Q=RPωL，]并且当谐振电路工作在临界状态时，[ωL=1ωC]所以谐振回路电感和电容的值分别为：
[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]为谐振回路中电容[C1，][C2]的并联值，其中反馈电压取自[C2，]电容[C1]和[C2]的比值就是反馈电路的反馈系数；电容[C1]和[C2]的选取需要满足一定的条件，即反馈系数[F]的值需要满足一定的条件，否则振荡电路将无法起振。本设计中由于MOS管的增益比较大，远大于1，所以反馈系数[F
[F>1gmR′L=1gmRL+1gmRe0] （4）
又考虑到MOS管栅源极电压限制和输出电压幅值，选择反馈系数[F=0.009。]又由于[F=C1C2，][1C=1C1+1C2，]所以[C1=290]pF；[C2=32.23 ]nF。
2.2 偏置电路参数计算
综合考虑输出效率和输出功率两个方面，在本设计中，综合考虑二者的影响，选择导通角[4][θ=74.5°]。功率管的漏极电流用傅里叶级数分解后为：
[iC=IC0+iC1+iC2+…=IC0+IC1mcosωt+IC2mcosωt+…] （5）
式中：[IC1m]为经过谐振网络选频后的正弦波电流的峰值，也是流过负载[RL]中的电流，[IC1m]是经过谐振网络选频后的电流最大值，[IC1m=iCmaxα1（θ）]，其值为：
[IC1m=UDCRL=1 A] （6）
当[θ=75o]时， [α1（θ）=0.455]，所以MOS管漏极电流最大值为：
[ICM=IC1mα1（θ）=2.2 A] （7）
由图2可知当栅源极电压[UGS>3 V]时，MOS管导通；在实际的电路测量中，当栅源极电压[UGS=]3.2 V时，MOS管导通；又由图1可知，当漏极电流[ICm=2.2 V]时，对应的栅源极电压[UGS=4.5 V。]设振荡电路的静态工作点为[Eg，]反馈信号为[Uf=Ufmaxcos θ，]导通角[θ≈75°；]由静态工作点方程可得：
[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。因此振荡电路的静态工作点小于开启电压，所以正常工作时振荡器处于C类工作状态，此时反馈信号为[Uf=1.76cosθ。]
如图1所示为偏置电路的电路结构。其中[R1]和[R2]为偏置电阻，通过分压为MOS管提供合适的稳定工作状态，静态工作点[R7，][R8]和[C1]构成电流源电路，这部分电路的作用一是在电路起振后将电路的工作状态从AB类切换到C类，另一方面还能改变MOS管的静态工作点，以达到稳定输出电压幅度的目的。
刚起振时由于振荡电路工作在AB类状态，所以栅源极电压[UGS]应大于3.2 V；在本设计中，在刚起振状态设计栅源极电压为4 V。当电路起振后转入稳定工作状态时，晶体管[C1]导通，对偏置电阻[R2]分流，降低MOS管的栅源极电压。计算过程为：
[UGS1=R2R1+R2] （10）
[IR2=UGS2R2=1.34 mA] （11）
式中：[UGS1=4]V，[UGS2=2.74]V，[R1=100]kΩ。
流过晶体管[C1]集电极的电流为：
[IC1=UGS1-UGS2R2=0.62 mA] （12）
晶体管的放大倍数[β=40]，集电极?发射极饱和压降[VCE（sat）=0.2]V，基极―发射极饱和压降[VBE（sat）=0.6]V。由此可得晶体管基极电流为：
[UBE=R7Ib1+VBE（sat）+R8IC1=1.24 V] （13）
2.3 自稳幅电路参数计算
采样电压为谐振电容[C2]两端的电压，所以其值为[Uf=1.76cosθ，]所以整流滤波电路输出电压[uo1=1.8]V；设计中运用的比较放大电路为差分比例运算电路，差分放大电路的两路输入为[uo1]和[uBEF；]其中[uo1]为整流滤波输出电压，[uBEF]为基准电压，差分比例运算放大电路计算公式为：
[uo2=R4R3（uo1-uBEF）] （14）
[uo2=1.24]V，[uo1=1.8]V，给定的比较基准电压为[uBEG=1.4]V，所以得出电阻[R4]和[R3]的比值为3；所以选取[R3=2]kΩ，[R4=6]kΩ；又因为比例运算放大电路中必须满足参数对称条件[5]，即[R6R5=R4R3，]所以[R6=R4=6]kΩ，[R5=R3=2]kΩ。
3 结果与讨论
3.1 实验结果
本设计对实验电路进行了仿真测试，并制作了电路板，分析振荡器输出电压、输出功率与MOS管工作状态的关系，并给出了经验公式。
电路的仿真结果如图3，图4所示。
图3 输出电压和电流波形图
图4 反馈电压波形图
由图3和图4可以看出，电路的仿真结果很好的满足了电路设计指标；但是漏极电流的波形谐波较大，出现了明显的失真；造成这种现象的原因是由于电路的工作频率较高，仿真过程中MOS管的寄生电容以及滤波电容滤波电感的影响变大造成的。
由于在200 V的输出条件下MOS管的发热量非常大，普通的散热片已经不能满足散热要求，需要用水冷装置，由于实验条件的限制，本设计只测试了在50 V输出条件下的波形图。波形如图5，图6所示。
图5 输出电压波形图
由图5可以看出，实际的输出电压波形有失真，电压波形凹陷，为典型的过压状态；引起输出电压波形失真的原因是由于电路寄生参数的影响，导致反馈系数变大，反馈电压增大，如图6所示，可以看出，反馈电压明显大于设计目标，导致栅源极电压增大，使放大器处于过压状态。另外从图中还可以看出，由于电路寄生参数的影响，电路的振荡频率已经从设计的13.56 MHz下降到7.6 MHz左右，另外在实际测量中发现，电路的工作频率上下有大约0.1 MHz的波动，即频率不是非常稳定，造成工作频率下降和跳变的主要原因是由于电路工作频率增加，电路的寄生参数开始明显的影响电路的性能，另外一点由于电路板布局的不合理造成干扰严重，这些都影响了电路的正常工作。
图6 反馈电压波形图
3.2 实验结果分析
由图2可知，MOS管的栅源极电压与漏极电流的关系近似为一条折线。当栅源极电压[UGS>]4 V时，漏极电流[ID]随着栅源电压的增长急剧增加。由前文可知，MOS管漏极电流的最大连续工作电流为6.5 A，对应图2中知，此时栅源极电压[UGS=5.7]V，所以当MOS管正常工作时必须保证栅源极电压小于5.7 V；因为漏极电流决定于负载电流的大小，负载电流与漏极电流的关系满足余弦脉冲分解函数，当导通角固定以后，漏极电流的大小仅决定于负载电流，所以负载电流的大小对功率管的性能和安全非常重要。详细分析过程如下：
设负载电流为[IL，]漏极电流[ID，]负载电阻[RL，]输出电压[UL，]输出功率[P；]所以漏极电流为：
[ID=IL（α1（θ））] （15）
又因为负载电流为：
[IL=ULRL] （16）
[P=12U2LRL] （17）
所以负载电阻和负载电流的大小决定于输出电压和输出功率的选取，即设计指标；也即漏极电流的大小依赖于设计指标的选取，当设计指标合适时，才能设计出性能可靠的振荡电路。例如当设计指标为输出电压[UL=]100 V，输出功率[P=100]W时，输出电阻为[RL=50]Ω，负载电流为[IL=ULRL=2]A，由式（7）知，漏极电流为[ID=4.4]A，此时由图2知，栅源极电压[UGS=5.2]V，已经接近了最大栅源极电压的限制值，所以非常容易造成MOS管的烧毁；反之，当设计指标为输出电压[UL=200]V，输出功率[P=100]W时，输出电阻为[RL=200]Ω，负载电流为[IL=ULRL=1]A，此时漏极电流为[ID=2.2]A，栅源极电压为[UGS=4.5]V，远小于最大栅源极限制电压。在本设计中由于导通角选取为[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）
所以在设计电路指标时，为了保证MOS管工作在安全区域，要首先确定一个合适的漏极电流值，从理论上讲漏极电流值越小越好，但是当选取的漏极电流太小时，栅源极电压也会很小，导致电路不能正常起振；另外，在选择漏极电流时，要注意到输出电压[UL]也不能太大，如果输出电压过大，将导致反馈系数降低，如果反馈系数降低到不能满足起振条件[6]：[A?F>1，]也会导致振荡电路的不起振。所以，电路设计指标不能随便选取，一定要符合上述条件。
4 结 语
本设计利用单管MOSFET制作了一个具有自动稳幅功能的软激励C类大功率射频振荡器。输出电压达到了200 V，输出功率达到了100 W，工作频率为13.56 MHz。通过仿真分析与实物电路分析，电路的指标达到了设计目标。另外，本设计中分析了振荡器输出电压、输出功率与MOS管工作状态的关系，并给出了经验公式，对今后的设计工作有很好的指导作用。
参考文献
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[关键词]高频逆变；交直交变频；集成控制器；车载电源
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.45.071
1 引 言
车载逆变电源作用是把汽车蓄电池12V或24V的直流电转变为50Hz的交流电，得到的交流电可以给笔记本电脑、数码摄像机、普通照明灯、平板电脑、电动工具、车载冰箱等使用220V交流电源的用电设备供电。车载逆变电源在国外普遍受到欢迎。中国已成为世界上汽车产销量第一大国，随着我国汽车普及程度的逐渐提高，车载逆变电源的市场会越来越巨大。
2 总体设计
车载逆变电源设计主要有两点，一个是把蓄电池电压提升至220V，另一个就是频率要为50Hz。把12V的电压提到220V，采用升压斩波电路进行。采用升压斩波电路即Boost电路来实现，由于出电压比输入电压高出很多，升压倍数约为18。由Boost电路工作原理易知，占空比约为0.95，理论上可行，但Boost电路实际中难以实现[1]，所以要升压就要借助变压器来实现。变压器如果采用工频变压器，输出同样功率的情况下，体积和重量会比高频变压器大出很多，是人们不能接受的。因此要采用高频变压器，采用高频变换电路。借助高频变压器实现12V的电压变为220V的电压，输出频率必然也是高频。高频的220V交流电，很多我们使用的220V市电供电的用电设备不能直接使用。要再进一步变换，把高频直流电源变换成50Hz的交流电。从总体结构上来说，设计的电路共有两部分：前一部分借助高频变压器和相就的变换电路把12V直流电变为220V的高频交流电，后一部分把高频的220V交流电变换为50Hz的220V交流电。
输入为12V低压输入，输出功率大时输入电流会很大，属低压较大电流输入。全桥式变换电路回路中有两个功率管，而半桥式回路是一半电压对应一个功率管，对推挽式逆变电路回路中功率开关管只有一个，相比较而言，可以减少功耗[2]。后一部分输入的电压本身比较高，而全桥逆变电路可以实现比较大的功率输出。因此电路设计前一部分采用推挽逆变电路，后一部分采用全桥逆变电路。推挽变换电路输出的高频220V经高频二极管整流滤波后得到直流电，再经全桥逆变电路得到50Hz的220V的交流电。
3 推挽逆变部分
该部分功能为把蓄电池12V直流输出变为高压220V输出，频率为10KHz，属高频输出。推挽式变换电路主要由两个开关管Q1、Q2，变压器T1构成。开关管Q1、Q2正负半周交替通断工作。中心抽头把变器原边对称地分为两半。正半周期开关管Q1导通，Q2关断，12V蓄电池，变压器原边的一半和Q1构成回路；负半周期开关管Q2导通，Q1关断，12V蓄电池，变压器原边的另一半和Q2构成回路。正负半周流过变压器原边的电流方向相反，变压器副边得到交流电[3]。这里采用的变压器副边匝数等于原边匝数的好多倍，所以输出电压高。逆变输出的交流电频率主要取决于开关管工作频率。如前所叙述，为了减少变压器的重量和体积，采用高频变压器，开关管工作频相对比较高。推挽逆变电路部分如图1所示。
推挽逆变的控制驱动以SG3525为核心。 SG3525是专用的集成电压型的PWM控制器。图1推挽逆变电路中芯片1脚，2脚对应一误放大器同向输入端和反向输入端，两脚电压差比较大，输出PWM占空比最大[4]，同样条件下，逆变电路输出电压也最大。5脚，6脚外接电阻电容大小决定了芯片输出PWM信号频率也就决定了推挽逆变器工作频率。11 脚和14脚输出两波形一样而相位相差180°的PWM信号，分别通过R6、R7驱动Q1和Q2。
4 整流与全桥逆变部分
整流与全桥逆变部分也即交直交变频部分。该部分功能为把前一部分220V高频输出转变成频率50Hz的220V的交流电。电路如图2所示。220V的高频交流电经二极管VD1-VD4构成的桥式整流电路整流滤变为直流电后再经过四个功率管VT1-VT4逆变后得到220V，50Hz交流电。控制以TL494为核心。芯片5脚6脚接的电阻电容决定了其输出PWM信号的频率也就决定了逆变电路输出频率，5脚6脚接的电阻电容选择恰当的值就可以让逆变电路输出频率为50Hz。1脚、2脚对应于一误差放大器同向输入端和反向输入端，15脚、16脚对应于另一误差放大器。两误差放大器反向输出端接14脚获得比较高的电压，而同输入端接地，这样输出的PWM信号占空比最大。8脚和11脚为PWM信号输出端，互补输出，即相位相差180°。8脚的输出控制VT1和VT3，11脚的输出控制VT2和VT4。8脚和9脚分别是芯片内部集成的开关三极管的集电极和射极8脚输出是低电位时，VT3不导通，Q11也不导通，蓄电池12V电压通过VD5，R4和R1让VT1导通；8脚输出高电位时，通过R7使VT3导通，同时易知Q11也导通，把VT1栅极电位拉低，VT1截止。11脚的输出驱动控制VT2和VT4工作过程和8脚输出驱动控制VT1和VT3相同，只是8脚和11脚输出的PWM相位上相差180°。
TL494也是常用的电压型脉宽调制集成控制器。其内部主要集成了线性锯齿波振荡器，两个误差放大器，死区时间比较器，PWM比较器，基准电压源，触发器等，共有16个引脚。线性锯齿波振荡器的振荡频率由5脚、6脚上外接的电阻电容来决定。两个误差放大器在这里地位是一样的，它们的输出分别经过一个二极管送到PWM比较器的同向输入端，与加在PWM比较器反向输入端的线性锯齿波做比较，产生PWM信号。3脚是两误差放大器的输出端，也是PWM比较器同向输入端；脉冲宽度的调节可以通过3脚上的电压来控制，也可分别通过误差放大器进行调节[5]。13端为输出控制端，当其接低电平时，两管子工作情况相同，当其接高电平时两管子推挽输出。TL494内部还有一个基准电压源，通过14脚为其在应用时提供5.0V的基准电压。芯片的4脚为死区控制引脚，可用来限定芯片输出PWM的最大占空比。利用此功能，引入反馈信号至引脚上可以限定全桥逆变电路的最大输出电压，图2中未画出该部分。
5 结 论
经实践可知，该款逆变电源性能稳定，结构简单，效率高，成本优势明显，可使有车生活更加方便。不足之处在于它的输出不是正弦波，输出电压会受输入电压影响，在220V左右一定范围内波动。
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