二極管在逆變器中的應(yīng)用結(jié)合PWM逆變器分析

隨著科技的快速發(fā)展，逆變器已經(jīng)越來(lái)越多的出現(xiàn)在人們的生活中。目前，逆變器的已經(jīng)在很多領(lǐng)域應(yīng)用到，比如電腦、電視、洗衣機(jī)、空調(diào)、家庭影院、電動(dòng)砂輪、電動(dòng)工具、縫紉機(jī)、錄像機(jī)、按摩器、風(fēng)扇、照明等等。逆變器是一種能夠進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換的器件，當(dāng)輸入的是直流電是，輸出就會(huì)變成交流電，而且一般是為220v50HZ正弦或方波。它與應(yīng)急電源的工作原理是相反的，逆變器一般由控制邏輯、濾波電路和逆變橋組成。本文將首先介紹二極管在逆變器中的應(yīng)用，然后結(jié)合一種簡(jiǎn)單的逆變器電路圖，具體分析PWM逆變器的工作原理。

二極管在逆變器中的應(yīng)用

在家電應(yīng)用中，最主要的就是高效率和節(jié)能，三相無(wú)刷直流電機(jī)正是因?yàn)榫哂行矢?、尺寸小的?yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用在家電設(shè)備及其他很多應(yīng)用中。除此之外，由于還將機(jī)械換向裝置替換成電子換向器，三相無(wú)刷電機(jī)進(jìn)而被認(rèn)為可靠性比原來(lái)更高了。

標(biāo)準(zhǔn)的三相功率級(jí)(power stage)被用來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)三相無(wú)刷直流電機(jī)，如圖1所示。功率級(jí)產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，為了使電機(jī)很好地工作，這個(gè)電場(chǎng)必須保持與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間的角度接近90°。六步序列控制產(chǎn)生6個(gè)定子磁場(chǎng)向量，這些向量必須在一個(gè)指定的轉(zhuǎn)子位置下改變?；魻栃?yīng)傳感器掃描轉(zhuǎn)子的位置。為了向轉(zhuǎn)子提供6個(gè)步進(jìn)電流，功率級(jí)利用6個(gè)可以按不同的特定序列切換的功率MOSFET。下面解釋一個(gè)常用的切換模式，可提供6個(gè)步進(jìn)電流。

MOSFET Q1、Q3和Q5高頻(HF)切換，Q2、Q4和Q6低頻(LF)切換。當(dāng)一個(gè)低頻MOSFET處于開(kāi)狀態(tài)，而且一個(gè)高頻MOSFET 處于切換狀態(tài)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)功率級(jí)。

步驟1) 功率級(jí)同時(shí)給兩個(gè)相位供電，而對(duì)第三個(gè)相位未供電。假設(shè)供電相位為L(zhǎng)1、L2，L3未供電。在這種情況下，MOSFET Q1和Q2處于導(dǎo)通狀態(tài)，電流流經(jīng)Q1、L1、L2和Q4。

步驟2)MOSFET Q1關(guān)斷。因?yàn)殡姼胁荒芡蝗恢袛嚯娏?，它?huì)產(chǎn)生額外電壓，直到體二極管D2被直接偏置，并允許續(xù)流電流流過(guò)。續(xù)流電流的路徑為D2、L1、L2和Q4。

步驟3)Q1打開(kāi)，體二極管D2突然反偏置。Q1上總的電流為供電電流(如步驟1)與二極管D2上的恢復(fù)電流之和。

顯示出其中的體-漏二極管。在步驟2，電流流入到體-漏二極管D2(見(jiàn)圖1)，該二極管被正向偏置，少數(shù)載流子注入到二極管的區(qū)和P區(qū)。

當(dāng)MOSFET Q1導(dǎo)通時(shí)，二極管D2被反向偏置， N區(qū)的少數(shù)載流子進(jìn)入P+體區(qū)，反之亦然。這種快速轉(zhuǎn)移導(dǎo)致大量的電流流經(jīng)二極管，從N-epi到P+區(qū)，即從漏極到源極。電感L1對(duì)于流經(jīng)Q2和Q1的尖峰電流表現(xiàn)出高阻抗。Q1表現(xiàn)出額外的電流尖峰，增加了在導(dǎo)通期間的開(kāi)關(guān)損耗。圖4a描述了MOSFET的導(dǎo)通過(guò)程。

為改善在這些特殊應(yīng)用中體二極管的性能，研發(fā)人員開(kāi)發(fā)出具有快速體二極管恢復(fù)特性MOSFET。當(dāng)二極管導(dǎo)通后被反向偏置，反向恢復(fù)峰值電流Irrm較小。結(jié)合一種簡(jiǎn)單的逆變器電路圖分析PWM逆變器電路的工作原理

電阻R2和電容C1套集成電路內(nèi)部振蕩器的頻率。預(yù)設(shè)R1可用于振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。14腳和11腳IC內(nèi)部驅(qū)動(dòng)晶體管的發(fā)射極終端。的驅(qū)動(dòng)晶體管(引腳13和12)的集電極終端連接在一起，并連接到8 V軌(7808輸出)?？稍贗C的引腳14和15兩個(gè)180度，淘汰50赫茲脈沖列車(chē)。

這些信號(hào)驅(qū)動(dòng)器在隨后的晶體管階段。當(dāng)14腳的信號(hào)為高電平，晶體管Q2接通，就這反過(guò)來(lái)又使晶體管Q4，Q5，Q6點(diǎn)從目前的+12 V電源(電池)連接流一個(gè)通過(guò)的上半部分(與標(biāo)簽的標(biāo)記)變壓器(T1)中，小學(xué)通過(guò)晶體管Q4，Q5和Q6匯到地面。

因此誘導(dǎo)變壓器二次電壓(由于電磁感應(yīng))，這個(gè)電壓220V輸出波形的上半周期。在此期間，11腳低，其成功的階段將處于非活動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)IC引腳11云高的第三季度結(jié)果Q7的獲取和交換，Q8和Q9將被打開(kāi)。從+12 V電源通過(guò)變壓器的初級(jí)下半部和匯到地面通過(guò)晶體管的Q7，Q8，Q9，以及由此產(chǎn)生的電壓，在T2次級(jí)誘導(dǎo)有助于的下半部周期(標(biāo)簽上標(biāo)明)電流流220V輸出波形。

逆變電路的輸出電壓調(diào)節(jié)部分的工作原理

逆變器輸出(T2的輸出)挖掘點(diǎn)的標(biāo)記為B，C，并提供給變壓器T2的主。在變壓器T2的下降這個(gè)高電壓的步驟，橋梁D5整流它和這個(gè)電壓(將逆變器的輸出電壓成正比)是提供的PIN1通過(guò)奧迪R8，R9，R16和(該IC的內(nèi)部錯(cuò)誤放大器的反相輸入)這個(gè)電壓與內(nèi)部參考電壓比較。