自制车载电源直流变换器

现代电子设备中开关电源的应用日益广泛，给直流变换器带来了更多的使用空间。直流变换器比逆变器成本要低得多，在很多地方都可以用直流变换器替代逆变器，如在汽车上使用手机充电器、卫星接收机、笔记本电脑。如果把直流变换器的输出设计成直流300V就和220V交流经整流滤波后的电压相一致了。本文介绍的直流变换器电路简单实用，容易制作，成本低，效率可达96％ 。在汽车上使用或没有市电的地方使用非常简便。
    电路如图1所示。该电路核心器件是脉宽调制控制芯片TL494CN，它是— 个开关振荡和稳压控制的集成电路。其9脚、10脚输出相位相反的开关脉冲。分别控制VT1～VT4。当10脚为正脉冲时，VT1截止、VT3导通，VT2导通、VT4截止。9脚为正脉冲时，VT2截止、VT4导通。在变压器的次级产生了被升高的高频电压，再经桥式整流、滤波变成约300V的直流高压输出。集成电路TL494CN的1脚、16脚和2脚、15脚分别是该集成电路内部两个比较器的同相输入端和反相输入端。利用这两个比较器实现该电路的超温保护和过压保护。

1．超温保护电路：
    14脚是集成电路内的5V基准电压。16脚与此电压相连，也是5V，电路翻转的条件就在于15脚的电位是不是低于16脚的5V电压，低于这个电压则电路翻转，输出停止。本电路加入了稳压二极管VD8使超温保护电路不受12V电压下降的影响。常温下15脚电压为U×R1÷(R1+R5+Rt)，U为稳压管VD8的稳定电压，可取9V，计算结果15脚的电压约为5.97V，略高于16脚5V的电位。当功率管出现温度超高时，正温度系数的热敏电阻阻值变大，15脚的电压下降，直到低于5V后比较器翻转，输出停止。

2．超压保护电路。
    超压保护电路是由VD9、R8、VD1、R4、C2组成，就是利用TL494CN内部的另一个比较器来完成的，当输入电压超过15V时VD8导通，TL494CN的2脚电位高于1脚电位使比较器翻转，停止输出。这两个比较器翻转都表现在TL494CN的3脚上，比较器翻转后3脚的电位升高，当3脚变为高电位后给C3充电，当导致比较器翻转的因素消失后，C3通过R8放电，因为放电需要一定时间，所以保护电路还能维持一段时间，有利于输出管的安全。

 
 

    制作过程中比较关键的是高频变压器，笔者选的高频铁氧体磁芯为EI33型，因为本电路的工作频率约为54kHz，这个频率是由TL494CN的5脚上的电容C4与6脚上的电阻R7决定的。因为频率较高，所以二极管要用快恢复的，特别是输出端的4个桥式整流二极管VD4～VD7和VD2、VD3必须用快恢复二极管。变压器线圈的绕制方法是：先用Φ0.49mm漆包线绕140匝，作为次级，再用Φ0.96mm的漆包线双线并绕6+6匝，中间抽头。
    热敏电阻采用正温度系数的，使用时一定要紧贴在功率管上。如果电路安装没问题，肯定能一次通电成功，不用调试。本产品的功率150W，功率管一定要加散热片。电路中的输出端必须接一个1MΩ的电阻R12，有的初学者可能认为没什么用处，其实不然，没有它输出电压会上升到400多伏，会超出输出滤波电容的耐压值。输出滤波电容的选取大一些好，可在10uF～100uF之间选取，这样在输出瞬间短路时电流大，对输出管是一种保护，电路做好后在引出线上串个保险丝就安全多了。如不成功就用万用表测一下3脚电压，正常时不能出现1V以上的电压。
注：本电源变换器输出为直流300V，只适用于供小功率开关电源使用。