1.車載逆變電源設(shè)計(jì)實(shí)例
3、 DC/AC變換
如圖3所示,DC/AC變換采用單相輸出,全橋逆變形式,為減小逆變電源的體積,降低成本,輸出使用工頻LC濾波。由4個(gè)IRF740構(gòu)成橋式逆變電路,IRF740最高耐壓400V,電流10A,功耗125W,利用半橋驅(qū)動(dòng)器IR2110提供驅(qū)動(dòng)信號,其輸入波形由SG3524提供,同理可調(diào)節(jié)該SG3524的輸出驅(qū)動(dòng)波形的D50%,保證逆變的驅(qū)動(dòng)方波有共同的死區(qū)時(shí)間。
IR2110是IR公司生產(chǎn)的大功率MOSFET和IGBT專用驅(qū)動(dòng)集成電路,可以實(shí)現(xiàn)對MOSFET和IGBT的最優(yōu)驅(qū)動(dòng),同時(shí)還具有快速完整的保護(hù)功能,因而它可以提高控制系統(tǒng)的可靠性,減少電路的復(fù)雜程度。
IR2110的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理框圖如圖4所示。圖中HIN和LIN為逆變橋中同一橋臂上下兩個(gè)功率MOS的驅(qū)動(dòng)脈沖信號輸入端。SD為保護(hù)信號輸入端,當(dāng)該腳接高電平時(shí),IR2110的輸出信號全被封鎖,其對應(yīng)的輸出端恒為低電平;而當(dāng)該腳接低電平時(shí),IR2110的輸出信號跟隨HIN和LIN而變化,在實(shí)際電路里,該端接用戶的保護(hù)電路的輸出。HO和LO是兩路驅(qū)動(dòng)信號輸出端,驅(qū)動(dòng)同一橋臂的MOSFET
IR2110的自舉電容選擇不好,容易造成芯片損壞或不能正常工作。VB和VS之間的電容為自舉電容。自舉電容電壓達(dá)到8.3V以上,才能夠正常工作,要么采用小容量電容,以提高充電電壓,要么直接在VB和VS之間提供10~20V的隔離電源,本電路采用了1μF的自舉電容。 為了減少輸出諧波,逆變器DC/AC部分一般都采用雙極性調(diào)制,即逆變橋的對管是高頻互補(bǔ)通和關(guān)斷的。
逆變橋部分,采用IGBT作為功率開關(guān)管。由于IGBT寄生電容和線路寄生電感的存在,同一橋臂的開關(guān)管在開關(guān)工作時(shí)相互會產(chǎn)生干擾,這種干擾主要體現(xiàn)在開關(guān)管門極上。以上管開通對下管門極產(chǎn)生的干擾為例,實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路及其等效電路如圖3所示。實(shí)際電路中,IR2110的輸出推挽電路,這個(gè)電壓尖刺幅值隨母線電壓VBUS和負(fù)載電流的增大而增大,可能達(dá)到足以導(dǎo)致T2瞬間誤導(dǎo)通的幅值,這時(shí)橋臂就會形成直通,造成電路燒毀。
同樣地,當(dāng)T2開通時(shí),T1的門極也會有電壓尖刺產(chǎn)生。帶有門極關(guān)斷箝位電路的驅(qū)動(dòng)電路通過減小RS和改善電路布線可以使這個(gè)電壓尖刺有所降低,但均不能達(dá)到可靠防止橋臂直通的要求。門極關(guān)斷箝位電路針對前面的分析,本文將提出一種門極關(guān)斷箝位電路,通過在開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路中附加這種電路,可以有效地降低上述門極尖刺。門極關(guān)斷箝位電路由MOSFET管MC1和MC2,MC1門極下拉電阻RC1和MC2門極上拉電阻RC2組成。實(shí)際上該電路是由MOSFET構(gòu)成的兩級反相器。當(dāng)MC1門極為高電平時(shí),MC1導(dǎo)通,MC2因門極為低電平而關(guān)斷,不影響功率開關(guān)管的正常導(dǎo)通;當(dāng)MC1門極為低電平時(shí),MC1關(guān)斷,MC2因門極為高電平而飽和導(dǎo)通,從而在功率開關(guān)管的門極形成了一個(gè)極低阻抗
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