资料介绍
一 推挽逆变器的原理分析
主电路如图1所示:
Q1,Q2理想的栅极(UG1,UG2)漏极(UD1,UD2)波形如图2所示:
实际输出的漏极波形:
从实际波形中可以看出,漏极波形和理想波形存在不同:在Q1,Q2两管同时截止的死区处都长了一个长长的尖峰,这个尖峰对逆变器/UPS性能的影响和开关管Q1,Q2的威胁是不言而喻的,这里就不多说了。
二 Q1,Q2两管漏极产生尖峰的成因分析
从图1中可以看出,主电路功率元件是开关管Q1,Q2和变压器T1。 Q1,Q2的漏极引脚到TI初级两边走线存在分布电感, T1初级存在漏感,当然T1存在漏感是主要的。考虑到漏感这个因素我们画出推挽电路主电路等效的原理图如图4所示:
从图4中可以看出L1,L2就等效于变压器初级两边的漏感,我们来分析一下Q1导通时的情形:当Q1的栅极加上足够的驱动电压后饱和导通,电池电压加到漏感L1和变压器T1初级上半部分,当然绝大部分是加到T1初级上半部分,因为L1比T1初级上半部分电感小得多。此时Q2是截止的,主电路电流方向为从电池正极到T1初级上半部分到L1到Q1的DS再回到电池的负极;L1上电压的极性为左负右正,T1初级上半部分电压的极性为上负下正,如图5所示:
当Q1栅极信号由高电平变为低电平时,此时Q2也还截止,即死区处Q1,Q2都不导通,T1初级上半部分由于和次级耦合的原因,能量仅在Q1导通时向次级传递能量,到Q1截止时T1初级上半部分上端的电位已恢复到电池电压,而L1可以看做是是一个独立的电感,它储存的能量耦合不到变压器T1的次级。但是,随着Q1由导通转向截止,L1上的电流迅速减小,大家知道电感两端的电流是不能突变的,根据自感的原理L1必然要产生很高的反向感生电动势来阻碍它电流的减小,所以此时电感电压的极性和图5相反,T1初级上半部分的电压为0,两端点的电压都等于电池电压,此时Q1漏极的电压就等于L1两端的电压和电池电压之和,这就是Q1,Q2两管漏极产生尖峰的原因,如图6所示。
三 Q1,Q2两管漏极产生尖峰的消除
上面我们已经分析了Q1,Q2两管漏极产生尖峰的原因,下面我们就来想办法消除这个尖峰了。我想到的办法就是Q1,Q2的漏极到电池的正极加一个开关,当然这个开关也由MOS管来充当,当然其它功率管也行。这个开关只在Q1,Q2都截止时才导通,用电路实现如图7所示:
由图7可以看出,加入D1,D2可以防止Q3,Q4寄生二极管的导通,这样,Q1,Q2漏极的尖峰就可以限制在D1,D2和Q3,Q4的压降之和了,而这个压降是很小的,漏感的尖峰的能量也释放回电池和C1了。
Q1,Q2,Q3,Q4的驱动时序如图8所示:
加入了有源嵌位后实际输出的波形如图9所示:
四 这个电路和全桥逆变电路的比较:
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