二極管在逆變器中的應用結合PWM逆變器分析

隨著科技的快速發(fā)展，逆變器已經越來越多的出現(xiàn)在人們的生活中。目前，逆變器的已經在很多領域應用到，比如電腦、電視、洗衣機、空調、家庭影院、電動砂輪、電動工具、縫紉機、錄像機、按摩器、風扇、照明等等。逆變器是一種能夠進行電能轉換的器件，當輸入的是直流電是，輸出就會變成交流電，而且一般是為220v50HZ正弦或方波。它與應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用，然后結合一種簡單的逆變器電路圖，具體分析PWM逆變器的工作原理。

二極管在逆變器中的應用

在家電應用中，最主要的就是高效率和節(jié)能，三相無刷直流電機正是因為具有效率高、尺寸小的優(yōu)點，被廣泛的應用在家電設備及其他很多應用中。除此之外，由于還將機械換向裝置替換成電子換向器，三相無刷電機進而被認為可靠性比原來更高了。

標準的三相功率級(power stage)被用來驅動一個三相無刷直流電機，如圖1所示。功率級產生一個電場，為了使電機很好地工作，這個電場必須保持與轉子磁場之間的角度接近90°。六步序列控制產生6個定子磁場向量，這些向量必須在一個指定的轉子位置下改變。霍爾效應傳感器掃描轉子的位置。為了向轉子提供6個步進電流，功率級利用6個可以按不同的特定序列切換的功率MOSFET。下面解釋一個常用的切換模式，可提供6個步進電流。

MOSFET Q1、Q3和Q5高頻(HF)切換，Q2、Q4和Q6低頻(LF)切換。當一個低頻MOSFET處于開狀態(tài)，而且一個高頻MOSFET 處于切換狀態(tài)時，就會產生一個功率級。

步驟1) 功率級同時給兩個相位供電，而對第三個相位未供電。假設供電相位為L1、L2，L3未供電。在這種情況下，MOSFET Q1和Q2處于導通狀態(tài)，電流流經Q1、L1、L2和Q4。

步驟2)MOSFET Q1關斷。因為電感不能突然中斷電流，它會產生額外電壓，直到體二極管D2被直接偏置，并允許續(xù)流電流流過。續(xù)流電流的路徑為D2、L1、L2和Q4。

步驟3)Q1打開，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MOSFET Q1導通時，二極管D2被反向偏置， N區(qū)的少數(shù)載流子進入P+體區(qū)，反之亦然。這種快速轉移導致大量的電流流經二極管，從N-epi到P+區(qū)，即從漏極到源極。電感L1對于流經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，增加了在導通期間的開關損耗。圖4a描述了MOSFET的導通過程。

為改善在這些特殊應用中體二極管的性能，研發(fā)人員開發(fā)出具有快速體二極管恢復特性MOSFET。當二極管導通后被反向偏置，反向恢復峰值電流Irrm較小。結合一種簡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套集成電路內部振蕩器的頻率。預設R1可用于振蕩器的頻率進行微調。14腳和11腳IC內部驅動晶體管的發(fā)射極終端。的驅動晶體管(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)。可在IC的引腳14和15兩個180度，淘汰50赫茲脈沖列車。

這些信號驅動器在隨后的晶體管階段。當14腳的信號為高電平，晶體管Q2接通，就這反過來又使晶體管Q4，Q5，Q6點從目前的+12 V電源(電池)連接流一個通過的上半部分(與標簽的標記)變壓器(T1)中，小學通過晶體管Q4，Q5和Q6匯到地面。

因此誘導變壓器二次電壓(由于電磁感應)，這個電壓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狀態(tài)。當IC引腳11云高的第三季度結果Q7的獲取和交換，Q8和Q9將被打開。從+12 V電源通過變壓器的初級下半部和匯到地面通過晶體管的Q7，Q8，Q9，以及由此產生的電壓，在T2次級誘導有助于的下半部周期(標簽上標明)電流流220V輸出波形。

逆變電路的輸出電壓調節(jié)部分的工作原理

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