半桥逆变电路工作原理的分析
小只推荐:详解半桥软开关逆变式焊机的电路原理
小只推荐:详解半桥软开关逆变式焊机的电路原理宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来;此句是中国流传下来的一句古训,喻为如果想要取得成绩,获取成就,就要能吃苦,勤于锻炼,这样才能靠自己的努力赢得胜利。
各个行业皆是如此。
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本文来自专业逆变电源的精华帖。
--------小编语。
这是一种新型的半桥软开关逆变技术,可使逆变开关器件在软开通软关断的条件下工作,其开关电压应力和电流应力都大为减小,开关损耗也大为减小,器件发热大为减小,同时电磁干扰幅度也大为减小,由于采用半桥,器件成本也相应降低了。
为达到以上目的,“半桥软开关逆变式焊机”包括按设备的电功率流向而顺序连接的:输入滤波电路、一次侧整流滤波电路、半桥软开关逆变电路、隔离变压器和二次侧整流滤波电路以及主控制板电路,主控制板电路既和二次整流滤波电路联通又和半桥软开关逆变电路联通。
如图一所示:“半桥软开关逆变式焊机”包括按设备的电功率流向而顺序连接的:输入滤波电路1、一次侧整流滤波电路2、半桥软开关逆变电路3、隔离变压器4和二次侧整流滤波电路5以及主控制板电路6。
主控制板电路6既和二次整流滤波电路5联通又和半桥软开关逆变电路3联通。
图一中各电路的构成和相互连接关系见图二。
如图二所示: 输入滤波电路1由电源开关S1,差模滤波电容C27和C28,共模滤波电容C29、C30、C31、C32以及共模滤波电感L1组成。
电网干扰信号通过上述滤波器的滤除,使得本焊机免受外界电磁干扰,提高稳定性;同样,本焊机产生的干扰信号会也会被上述滤波器滤除,使得本焊接不会对外界产生电磁干扰,提高其他设备的稳定性。
一次侧整流滤波电路2由整流桥BR1和电容C34、C35组成。
送入机内的交流电压、电流通过整流桥BR1整流成直流电压、电流,经过电容C34、C35滤波后送半桥软开关逆变电路3。
半桥逆变电路原理
半桥逆变电路原理
半桥逆变电路原理是一种常见的逆变电路,其基本原理是利用MOSFET管的导通和截止来实现直流电压到交流电压的转换。
半桥逆变电路主要由两个MOSFET管、两个二极管和一个中
间电路组成。
其中一个MOSFET管和一个二极管组成一个半桥,两个半桥并联连接在一个中间电路上。
输入端连接直流电源,而输出端则可以得到需要的交流电压。
当输入端有电压时,两个MOSFET管的门极被驱动,使其分
别导通和截止,从而实现交替的导通和截止,使得输出端得到一个交流电压。
当一个MOSFET管导通时,输出电压为正,
而另一个MOSFET管截止时,输出电压为零。
然后,当两个MOSFET管的状态互换时,输出电压变为负,从而实现完整
的交流电压。
半桥逆变电路的工作原理可以通过PWM(脉宽调制)来实现。
通过控制两个MOSFET管的导通时间比例,可以调节输出电
压的幅值。
脉宽调制技术可以通过改变PWM信号的占空比来
调整输出电压的幅值。
通过合理地控制PWM信号的占空比,
可以得到所需的输出电压。
需要注意的是,半桥逆变电路在工作时需要注意MOSFET管
的开关时间,以避免短路和过电流等问题的发生。
另外,在设计和搭建半桥逆变电路时,还需要考虑电路的损耗和效率等因素,以达到最优的工作效果。
总的来说,半桥逆变电路通过两个MOSFET管的导通和截止来实现直流电压到交流电压的转换。
控制PWM信号的占空比可以实现对输出电压幅值的调节。
在设计中需要注意电路的工作时间和效率等因素,以确保电路的正常运行。
单相半桥电压型逆变电路参数计算
单相半桥电压型逆变电路参数计算引言:单相半桥电压型逆变电路是一种常见的电力电子变换电路,广泛应用于交流电源与直流负载之间的能量转换。
本文将详细介绍单相半桥电压型逆变电路的参数计算方法,帮助读者更好地理解和设计这一电路。
一、电路结构和工作原理单相半桥电压型逆变电路由两个开关管和一个中心点连接的电容组成。
当S1和S2两个开关管交替导通时,电容上会产生一个交流电压。
通过控制开关管的导通和关断,可以实现对输出电压的控制。
二、参数计算1. 电压和频率:根据应用需求确定逆变电路的输出电压和频率,常见的输出电压有220V或110V,输出频率一般为50Hz或60Hz。
2. 电容容值:电容的容值决定了逆变电路的输出电压波形的平滑程度。
容值过小会导致输出电压波形产生较大的纹波,容值过大则会增加成本和体积。
容值的计算方法如下:C = (2*I_max)/(f*ΔV)其中,C为电容的容值,I_max为输出电流的最大值,f为输出频率,ΔV为输出电压的纹波值。
3. 电阻选取:为了保证开关管工作的可靠性和效率,需要在电路中加入适当的电阻。
电阻的选取主要考虑开关管的导通和关断速度,防止产生过大的电流和电压冲击。
一般情况下,电阻的阻值可根据开关管的额定电流和额定电压来确定。
4. 开关管选取:开关管的选取需要考虑工作电流、额定电压、导通和关断速度等因素。
常用的开关管有晶闸管、MOS管等,根据具体需求进行选择。
5. 电感选取:电感的作用是平滑输出电流,减小电压纹波。
电感的选取需要考虑输出电流的大小、频率以及纹波要求。
一般情况下,电感的选取范围为输出电流的10%至20%。
6. 纹波滤波电感选取:为了进一步减小输出电压的纹波,可以在逆变电路的输出端串联一个纹波滤波电感。
电感的选取需要根据输出电流的大小和纹波要求来确定。
7. 电压限制器选取:为了保护逆变电路和负载,常常在电路中添加电压限制器。
电压限制器的选取需要考虑逆变电路的额定电压和负载的额定电压,以及工作电流和保护电流等参数。
单相半桥逆变电路工作过程
单相半桥逆变电路工作过程单相半桥逆变电路是一种常用的逆变电路结构,可以将直流电能转换为交流电能。
它由两个开关管和两个二极管组成,通过控制开关管的导通和关断来控制电路的工作状态。
下面将详细介绍单相半桥逆变电路的工作过程。
在单相半桥逆变电路中,一个开关管和一个二极管串联连接,称为高侧开关管,另一个开关管和一个二极管并联连接,称为低侧开关管。
高侧开关管和低侧开关管之间通过负载相连。
在工作过程中,高侧开关管和低侧开关管交替导通和关断,从而实现对负载电压的控制。
当高侧开关管导通时,负载电压为正极性。
此时,负载电流通过高侧开关管和负载正极之间的通路流入负载,同时,负载的电容开始充电。
在这个过程中,低侧开关管处于关断状态,负载电流通过二极管流回负载的负极,此时二极管处于正向偏置状态,承担起了回路的导通功能。
接着,当高侧开关管关断时,负载电压为零。
此时,负载电流仍然通过高侧开关管和负载正极之间的通路流入负载,负载的电容继续充电。
与此同时,低侧开关管导通,负载电流通过低侧开关管和负载负极之间的通路流回电源,此时二极管处于反向偏置状态,不起导通作用。
当低侧开关管导通时,负载电压为负极性。
此时,负载电流通过低侧开关管和负载负极之间的通路流入负载,负载的电容继续充电。
与此同时,高侧开关管处于关断状态,负载电流通过二极管流回负载的正极,此时二极管处于正向偏置状态,承担起了回路的导通功能。
通过以上工作过程的循环,单相半桥逆变电路可以实现对负载电压的控制。
通过控制高侧开关管和低侧开关管的导通和关断时间,可以改变负载电压的大小和频率。
当高侧开关管和低侧开关管交替导通和关断时,负载电压呈现正弦波形。
需要注意的是,在实际应用中,为了保证负载电压和电流的稳定性,需要对开关管进行精确的控制。
通过合理的开关管触发角和工作频率的选择,可以实现电路的高效运行和稳定输出。
单相半桥逆变电路通过控制开关管的导通和关断来实现对负载电压的控制。
通过高侧开关管和低侧开关管的交替工作,负载电压呈现正弦波形,实现了直流电能向交流电能的转换。
半桥软开关逆变式焊机原理详解
半桥软开关逆变式焊机原理详解详细阐述了半桥软开关逆变焊机的原理这是一种新型的半桥软开关逆变技术,它能使逆变开关器件在软接通和软关断条件下工作。
开关电压应力和电流应力大幅降低,开关损耗也大幅降低,器件发热大幅降低,电磁干扰幅度也大幅降低。
由于采用了半桥,相应地降低了设备成本。
为达到上述目的,“半桥软开关逆变焊机”包括输入滤波电路、一次侧整流滤波电路、半桥软开关逆变电路、隔离变压器、二次侧整流滤波电路和主控板电路,根据设备的电力流向依次连接。
主控板电路与二次整流滤波电路和半桥软开关逆变电路相连。
图1是电路框图,图2是主电路原理图,图3是图1所示的主控板电路图:“半桥软开关逆变焊机”包括输入滤波电路1、一次侧整流滤波电路2、半桥软开关逆变电路3、隔离变压器4、二次侧整流滤波电路5和主控板电路6,根据设备的电力流向依次连接主控板电路6与次级整流滤波电路5和半桥软开关逆变器电路3都连通图1中电路的组成和互连见图2如图2所示,输入滤波电路1由电源开关S1、差模滤波电容C27和C28、共模滤波电容C29、C30、C31、C32和共模滤波电感L1组成滤波器对电网干扰信号进行滤波,使焊机免受外界电磁干扰,提高稳定性;同样,焊机产生的干扰信号也可以通过滤波器进行滤波,使得焊机不会对外界产生电磁干扰,提高了其他设备的稳定性初级整流滤波电路2由整流桥BR1和电容C34和C35组成送入机器的交流电压和电流由整流桥BR1整流成DC电压和电流,由电容器C34和C35滤波,然后送入半桥软开关逆变电路3半桥软开关逆变电路3由两组正向串联的绝缘栅场效应功率开关器件Q1和Q2和另外两组反向串联的绝缘栅场效应功率开关器件Q01和Q02组成辅助开关电路,R48、R49、R54和R55为四个绝缘栅场效应功率开关器件R50和C38的栅极串联驱动电阻;分别;R51和C39是电阻-电容吸收电路,分别与半桥主逆变器电路的两个极点Q1和Q2(对于金属氧化物半导体场效应晶体管器件为D和S极点,对于IGBT器件为C和E极点,对于MCT器件为A和K极点)并联。
IGBT单相电压型半桥无源逆变电路设计
IGBT单相电压型半桥无源逆变电路设计引言:无源逆变器是一种将直流电源转换为交流电源的电力电子装置。
在工业和家庭中,无源逆变器被广泛应用于交流电源的供应,如电机驱动、照明系统和电力供应等。
本文将介绍IGBT单相电压型半桥无源逆变电路的设计原理和方法。
一、无源逆变器原理:无源逆变器的基本原理是通过DC电源,经过电容滤波以及交流输出变压器等,将直流电源转换为交流电源。
在半桥无源逆变器中,瞬时电流流经其两个输出电容之一,从而实现交流输出。
二、电路设计:1.IGBT选择:由于半桥无源逆变器所需承受较高的电压和电流,因此需要选择耐压能力强的IGBT。
根据要求,选择耐压大于输入电压和输出电压的IGBT装置。
2.控制电路设计:半桥无源逆变器需要一个合适的控制电路来控制IGBT的开关状态。
一种常见的控制方法是采用PWM(脉冲宽度调制)技术。
PWM技术可通过控制转换器的开关时间,来实现输出电压的调节。
3.输出滤波电路设计:在半桥无源逆变器中,输出的交流电压通常需要通过滤波电路进行过滤,以消除输出中的谐波和噪音。
滤波电路通常由电感和电容组成,可根据需求选择适当的参数。
4.保护电路设计:为了确保无源逆变器的安全运行,需要设计相应的保护电路。
保护电路可以包括过压保护、过流保护、温度保护等功能,以防止电路过载、过热等情况发生。
三、实际应用:1.交流电机驱动:无源逆变器常用于交流电机驱动中,通过将直流电源逆变成交流电源,实现电机的控制和调速。
逆变器可以根据需要变换频率和电压,以满足不同负载的要求。
2.照明系统:无源逆变器也可以应用于照明系统中,通过逆变电路将直流电源转换成交流电源,供给照明设备。
逆变器可以实现对照明的调亮调暗和调色调温等功能,提高照明系统的灵活性。
3.电力供应:无源逆变器可以将直流电源转换为交流电源,用于电力供应。
逆变器可以应用于太阳能和风能等可再生能源系统中,将直流电源转换为交流电源,供给家庭和工业用电等。
半桥驱动和全桥驱动电路工作原理及作用
半桥驱动和全桥驱动电路工作原理及作用如下:
•半桥驱动电路。
半桥驱动电路通常包含两个功率半导体开关管,一个电感和一个电容。
它只有半个桥臂,因此称为"半桥"。
其
中的两个开关管分别位于交流电源的正负半周,通过开关管的
开关控制来实现电源电压的变换。
半桥结构在电子镇流器、开
关电源、逆变器和电机驱动等领域中应用较多。
•全桥驱动电路。
全桥驱动电路通常包含四个功率半导体开关管,两个电感和一个电容。
全桥电路有完整的桥臂,因此称为"全桥
"。
其中的四个开关管能够实现对电源电压的完全控制,因此具
有更广泛的应用。
例如直流电机驱动、电力变换器、UPS不间
断电源等。
基本半桥逆变电路分析
基本半桥逆变电路分析一、各元件的作用FUSE保险电阻:过电流和短路电流保护元件,抑制浪涌电流;L1,C1,C2:组成π型EMI滤波器,减轻高频逆变电路产生的电磁干扰;D1,D2,D3,D4:组成桥式整流电路,将输入的交流变为直流;C4滤波电容:将整流出的电压进行平滑滤波,使其接近直流电压;R1,C5:RC积分电路,滤波后的电压经过R1对C5进行充电,提供DB3导通电压;DB3双向触发二极管:当C5上的电压高于DB3的导通电压时,DB3导通,向Q2的基极注入电流,使T2导通,电路起振后,DB3不再导通;D5:隔离启动电路和振荡电路,使振荡电流不会经过C5到地;R2,C4:C4为续流电容,R2为C4提供放电网络。
当Q1和Q2在交替开关的同时截止阶段,使灯丝有电流流过,C4通常为1000~3300pF;R2,C4组成的放电网络同时避免两个三极管电流重叠,提供一个死区时间。
D6,D7续流二极管:与三极管并联在磁环线圈的两端,保护三极管,防止三极管反向击穿,反向电动势会通过二极管释放;Q1,Q2开关三极管:构成推挽电路,两管交替导通,在Q1的发射极和Q2的集电极中间产生近似方波脉冲;R4,R6:稳定电路工作点,负反馈作用,抬高晶体管发射极电位,控制发射机和基极之间的电压;R3,R5:控制晶体管的基极电流,同时隔离晶体管的基极电压与磁环绕组的感应电动势;N1,N2,N3磁环绕组(脉冲变压器):利用互感耦合,以及磁芯的饱和特性,控制Q1与Q2的交替开关;L2,C6:LC串联谐振电路,在C6两端为灯提供启动电压,同时对方波脉冲进行滤波,使灯丝电流近似正弦波;L2的Q值和C6的决定提供启动电压的大小;C7,C8:隔直电容,为灯丝电流提供交流通路。
二、各元件参数估算要求FUSE保险电阻:一般选择4.7~47欧;L1,C1,C2:高阻低通滤波器设计;使用安规电容;D1,D2,D3,D4:整流二极管,二极管反向耐压和热稳定性,反向耐压一般为输入电压的1.25倍;C4滤波电容:充放电的时间常数以及耐压值,充放电时间常数数交流周期的3~5倍,耐压值高于峰值电压的1.25倍;R1,R2:一般,R1=R2,两者相近,一般控制R1流过的电流在0.5~1mA;C5:C5的耐压要高于DB3的导通电压1.25倍以上,R1、C5的时间常数一般应为开关管导通时间的5%左右,要求有足够大的电流经过DB3注入Q2基极,使Q2导通;D5:普通整流二极管;C4续流电容:Q1和Q2截止时,C4会产生脉冲电流,Q1、Q4交替导通截止,使C4上产生正负交替的高频脉冲,因此C4要选择高频损耗小的电容,避免发热损坏;D6,D7续流二极管:续流二极管D选择要考虑导通、截止和转换三部分损耗,所以用正向压降小,反向电流小和存储时间短的开关二极管,一般选用肖特基二极管;Q1,Q2开关三极管:晶体管的耐压大于滤波后的线路电压;集电极电流依据灯丝峰值电流确定,通过集电极的峰值电流是通过L2的峰值电流,因此集电极电流参数应远大于此值;晶体管的开关速度主要受存储时间影响,存储时间应低于开关周期的20%,开关周期可用镇流器的开关频率计算;直流电流增益要大,一般要求大于5,这样较小的基极电流就可以获得较高的集电极电流,减小晶体管的导通损耗;R4,R6:反馈电阻,通过发射极电流变化影响晶体管发射极电压,进而控制发射极和基极之间的电压的变化,依据晶体管工作点的稳定要求取值;R3,R5:依据开关三极管的集电极电流和直流增益,确定基极电流,结合N1,N2的感应电动势确定;R3,R5与N1,N2的匝数相关(由晶体管基极电流的峰值决定);N1,N2,N3磁环绕组:绕组的匝数由磁环的饱和磁场强度,有效磁路长度,以及流过绕组的峰值电流大小决定,绕组匝数=(有效磁路长度*饱和磁场强度)/峰值电流;绕组电压= -(磁导率*匝数平方*截面积/有效磁路长度)*电流变化率L2,C6:C6的耐压是灯的启动电压的1.25倍,LC振荡电路的谐振频率与晶体管开关频率相近(开关频率不能小于谐振频率,谐振电路构成的负载应该呈感性或阻性,但不能呈容性):f≈1/ 2π(L2*C6)1/2,C6上的谐振电压为灯的启动电压;C7,C8:高频损耗小,耐压大于线路峰值电压1.25倍。
LLC半桥谐振开关电源原理介绍与逆变电路
LLC半桥谐振开关电源原理介绍与逆变电路LLC半桥谐振开关电源(LLC Half-Bridge Resonant Switching Power Supply)是一种高效率、高性能的电力转换器,常用于工业、通信和消费电子设备中。
本文将介绍LLC半桥谐振开关电源的基本工作原理,并探讨逆变电路的应用。
一、LLC半桥谐振开关电源原理1.输入电路:输入电路通常由电源电网和整流器组成。
电源电网通常是交流电,而整流器将交流电转换为直流电,为开关转换器提供输入电源。
2.开关转换器:开关转换器是LLC半桥谐振开关电源的核心部分,负责将输入直流电转换为高频交流电,并控制输出直流电的电压和电流。
开关转换器包括两个开关和一些电容和电感元件。
-开关:开关通常是MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(绝缘栅双极性晶体管),用于控制电流的通断。
-电容和电感:电容和电感元件形成谐振电路,通过调节电容和电感的数值,可以实现电流和电压的转换。
3.输出电路:输出电路通常由滤波器和稳压器组成。
滤波器使得输出电流更加稳定,稳压器则使得输出电压恒定。
在LLC半桥谐振开关电源中,开关转换器的关键是谐振电路的设计。
通过调节电容和电感的数值,使得谐振频率与输入电流的频率相匹配,从而实现能量的高效传输。
二、逆变电路的应用逆变电路是一种将直流电转换为交流电的电力转换器。
逆变电路在很多应用中都有广泛的应用,如太阳能发电和电动车充电器等。
逆变电路有两种常见的类型:交流逆变器和直流逆变器。
1.交流逆变器:交流逆变器将直流电转换为交流电,常用于太阳能发电,将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电。
-单相交流逆变器:将单相直流电转换为单相交流电。
-三相交流逆变器:将三相直流电转换为三相交流电。
2.直流逆变器:直流逆变器将直流电转换为交流电,常用于电动车充电器等应用。
逆变电路的工作原理与LLC半桥谐振开关电源类似。
通过调节开关的通断状态,控制直流电的流动,实现交流电的输出。
UPS中的直流变换器和半桥逆变器及单相全桥逆变器的详细介绍
UPS中的直流变换器和半桥逆变器及单相全桥逆变器的详细介绍逆变器在电路中常被使用,本文中,小编将对UPS中的逆变器予以介绍。
本文介绍内容包括直流变换器、半桥逆变器、单相全桥逆变器以及三相全桥逆变器等知识,如果你对逆变器相关内容具有兴趣,不妨在本文下述内容中进行探索哦。
一、直流变换器直流变换器是一种最简单最基本的逆变器电路,主要应用于后备式UPS 中,它分为自激式和它激式两种。
1、自激式推挽变换器图1 自激式直流推挽变换器图1(a)所示是自激式直流推挽变换器电路,所谓自激就是不用外来的触发信号,UPS就可以利用自激振荡的方式输出交流电压,其交流电压的波形为方波,如图1(b)所示的波形UN。
UN是当电源电压E为额定值时的输出情况(其中阴影部分除外)。
自激直流变换器电路主要用于对电压稳定度要求不高但不能断电的地方,如电冰箱、紧要照明用的白炽灯、高压钠灯和金属卤素灯等,供电条件差的农村居民也有不少采用了这种电路作不间断电源。
由于它的电路简单、价格便宜、可靠性高,故也很受欢迎。
该电路的工作原理如下:在时间t=t0加直流电压E,这时由于晶体管V1和V2的基极电压Ub1=Ub2=0,(1)所示二者不具备开启条件,但在它们的集电极和发射极之间却都有漏电流,如图中的I1和I2所示,且二电流在变压器绕组中的流动方向相反,由于器件的分散性,使得I1-I2=ΔI≠0,(2)这个差值电流ΔI就在绕组中产生一个磁通量,于是就在基极绕组中感应出电压Ub1和Ub2,由同名端的标志可以看出,这两个电压的极性是相反的,即一个Ub给晶体管基极加正电压,使其开通,另一个Ub给另一个晶体管基极加负压,使其进一步截止。
电路的设计正好是漏电流大的那一个晶体管基极所感应出的Ub给自己基极加正压,而漏电流小的那一个晶体管基极所加的是负压,基极加正压管子的集电极电流进一步增加,又进一步使它的基极电压增大,这样一个雪崩式的过程很快使该管(设为V1)电流达到饱和值,即V1集电极-发射极之间的压降UCE1=0,绕组N1和N2上的电压也达到了最大值UN1=UN2=E,此后由于磁芯进入饱和阶段,磁芯中磁通的变化量减小,各绕组感应的电压也相应减小,原来导通的管子由于集电极电流增大(磁芯饱和所致)和基极电流减小而脱离饱和区,使绕组感应的电压进一步减小,这样一个反变化过程使得V1雪崩式地截止而V2达到饱和,如图1(b)t1所示。
半桥逆变电路原理详解
半桥逆变电路原理详解一、概述半桥逆变电路是一种常见的电力电子变换器,其主要用途是将直流电压转换为交流电压。
半桥逆变电路由两个开关管和两个二极管组成,它可以产生正弦波或方波输出信号。
本文将详细介绍半桥逆变电路的原理及其工作过程。
二、半桥逆变电路的组成半桥逆变电路由两个开关管和两个二极管组成。
其中,开关管有一个高侧开关管和一个低侧开关管,它们分别控制直流输入端的正负极连接到输出端的哪一侧。
二极管则用于保护开关管,并防止反向电流损坏负载。
三、半桥逆变电路的工作原理当高侧开关管导通时,直流输入端的正极连接到输出端上;当低侧开关管导通时,直流输入端的负极连接到输出端上。
这样,通过不断地切换高低侧开关管的导通状态,可以产生一个交替出现在输出端上的正弦波或方波信号。
在实际应用中,为了保证输出信号稳定且符合要求,需要对半桥逆变电路进行控制。
控制方式一般有两种:PWM控制和谐振控制。
四、PWM控制PWM控制是指通过改变高侧和低侧开关管的导通时间比例来调节输出信号的频率和幅值。
具体实现过程如下:1.将高低侧开关管分别连接到一个PWM信号发生器上。
2.根据所需输出信号的频率和幅值,调整PWM信号发生器的输出波形。
3.通过不断地改变高低侧开关管的导通时间比例,使得输出信号的频率和幅值达到所需要求。
5、谐振控制谐振控制是指通过改变谐振电路中电感和电容的参数来调节输出信号的频率和幅值。
具体实现过程如下:1.在半桥逆变电路中加入一个谐振电路,它由一个串联电感和电容组成。
2.根据所需输出信号的频率和幅值,调整谐振电路中电感和电容的参数。
3.当高低侧开关管导通时,谐振电路会产生共振现象,并使得输出端产生正弦波或方波信号。
4.通过不断地改变谐振电路中电感和电容的参数,使得输出信号的频率和幅值达到所需要求。
六、总结半桥逆变电路是一种常见的电力电子变换器,它可以将直流电压转换为交流电压。
半桥逆变电路由两个开关管和两个二极管组成,它可以产生正弦波或方波输出信号。
半桥逆变snubbber电路讲解
半桥逆变SNUBBER电路描述:半桥逆变正负桥臂开关管关断时是硬关断,当负载电流很大时,开关管关断时di/dt很大,由于线路存在分布电感,所以会引起很大的电压尖峰,如果不加缓冲电路抑制电压尖峰的产生,则开关管的电压规格必须比正常值高出许多,开关损耗也较大,当UPS功率很大时(额定电流很大),开关管的选取将变得异常困难;同时,过高的di/dt将产生严重的EMI。
给半桥逆变的开关管增加关断缓冲电路可以降低di/dt、减小关断损耗,并能降低相应频段的EMI。
一、常用SNUBBER电路的种类1、RC SNUBBER(如图1)图12、RCD SNUBBER(如图2)图23、变形的RCD SNUBBER电路(CLAMPING电路,如图3)图3二、SNUBBER电路的工作过程(以RCD SNUBBER电路为例进行分析,只分析正半周的情况)1、Q1开通后进入稳态,流过Q1的负载电流为I,此时U CS1=0,U CS2=2*V BUS(如图4,红色箭头表示电流流向)。
图42、当Q1的栅极上加入关断信号,电流I通过Q1的C、E间的寄生电容流过,U CE1升高,随之D S1开通,一部分电流转移到C S1成为C S1的充电电流,Q1上电流减小,C S2经R S2、R LOAD进行放电(如图5)。
图53、Q1完全关断(恢复阻断能力)后,U CE1大于正负BUS之和,D2开始正偏置,在D2的正偏置电压没有达到其开通阈值电压之前不能及时导通,C S1继续过充电,C S2继续放电(如图6)。
图64、C S1仍然过充电,D2开始续流,负载电流I由正桥臂向负桥臂换流,C S2放电(如图7)。
图75、D2完全续流,C S1放电,C S1上过充的能量一部分消耗在R S1上,另一部分反馈到+BUS(如图8)。
图86、C S1放电完毕,U CE1=2*V BUS,U CS2=0,D2进入稳态续流(如图9)。
图97、Q1再次开通,Q1与D2之间进行换流,Q1的电流增大,D2的电流反相进入反相恢复过程,同时C S1、R S1、Q1构成C S1的放电回路,Q1、D S2、C S2构成C S2的充电回路(图10)。
半桥逆变电路工作原理的分析
半桥逆变电路工作原理的分析引言半桥逆变电路是一种常见的功率电子变换器,广泛应用于各种需要交流电源的场合。
了解半桥逆变电路的工作原理对于设计和维护电力系统都至关重要。
本文将对半桥逆变电路的工作原理进行详细的分析和解释。
一、半桥逆变电路的基本结构半桥逆变电路由两个IGBT(绝缘栅双极晶体管)和两个二极管组成。
其中,IGBT用于控制电流的流动方向,而二极管则用于保护电路,防止反向电流。
二、半桥逆变电路的工作原理1. 上桥臂工作原理上桥臂由一个IGBT和一个二极管组成。
当上桥臂的IGBT导通时,电流会从电源经过二极管流入负载;当电流通过负载后,会经由另一个二极管形成闭环,形成一个电流回路。
2. 下桥臂工作原理下桥臂也由一个IGBT和一个二极管组成。
当下桥臂的IGBT 导通时,电流会从负载经过二极管流回电源,完成回路的另一半。
3. 控制信号半桥逆变电路通过对上桥臂和下桥臂的IGBT施加不同的控制信号来实现电流的流动和方向的改变。
一般情况下,上桥臂的IGBT 和下桥臂的IGBT不能同时导通,以免形成短路。
4. 输出半桥逆变电路在负载两端产生交流电压。
当上桥臂的IGBT导通时,负载两端的电压为正值;当下桥臂的IGBT导通时,负载两端的电压为负值。
这样,通过对上下桥臂的控制信号的改变,可以实现正负交流电压的产生。
三、半桥逆变电路的优势与应用1. 高效性能半桥逆变电路具有高效性能的优点,能将直流电源转换为交流电源,提高能源的利用效率。
2. 可靠性半桥逆变电路由于采用了IGBT和二极管,具有较高的可靠性,能够保护电路免受电压和电流的冲击。
3. 广泛应用半桥逆变电路广泛应用于各种需要交流电源的场合,如工业控制、照明设备、电动机驱动等领域。
结论半桥逆变电路是一种常见且重要的功率电子变换器,通过对上下桥臂的IGBT进行控制,可以实现正负交流电压的产生。
半桥逆变电路具有高效性能和较高的可靠性,被广泛应用于各个领域。
了解半桥逆变电路的工作原理对于电力系统的设计和维护至关重要。
半桥逆变电路工作原理的分析-
电子镇流器中半桥逆变电路工作原理的分析
陈传虞
引言 半桥逆变电路是电子镇流器和电子节能灯中最常用也是最基本的电路,正确地理解它的 工作原理,将有助于我们合理地选择元器件如磁环变压器、扼流电感、启动电容等元件的参 数,正确地安排三极管的驱动电路,以降低它的功耗与热量,提高整灯的可靠性。遗憾地是 过去受观测仪器(如示波器)和测试手段的局限,我们无法观测到电路中关键点如三极管各 个电极电流的正确波形(如文献 4 的电流iB、B ic的起始波形就是错误的),因而无法作出符合 实际情况的定量分析和判断,以至形成一些错误的概念。最近看到深爱公司叶文浩先生发表 在中国照明电器(刊载于 04 年 11、12 期)的文章,受到不少启发,到欧普照明公司后,利 用比较先进的示波器TDS5000,对电路关键点的电流和电压波形,进行了仔细的测试,感到 认识上有所提高,澄清了过去不少胡塗概念,特撰写本文,抛砖引玉,与叶先生商榷,并就 教于国内方家。
半桥逆变snubbber电路剖析
半桥逆变SNUBBER电路描述:半桥逆变正负桥臂开关管关断时是硬关断,当负载电流很大时,开关管关断时di/dt很大,由于线路存在分布电感,所以会引起很大的电压尖峰,如果不加缓冲电路抑制电压尖峰的产生,则开关管的电压规格必须比正常值高出许多,开关损耗也较大,当UPS功率很大时(额定电流很大),开关管的选取将变得异常困难;同时,过高的di/dt将产生严重的EMI。
给半桥逆变的开关管增加关断缓冲电路可以降低di/dt、减小关断损耗,并能降低相应频段的EMI。
一、常用SNUBBER电路的种类1、RC SNUBBER(如图1)图12、RCD SNUBBER(如图2)图23、变形的RCD SNUBBER电路(CLAMPING电路,如图3)图3二、SNUBBER电路的工作过程(以RCD SNUBBER电路为例进行分析,只分析正半周的情况)1、Q1开通后进入稳态,流过Q1的负载电流为I,此时U CS1=0,U CS2=2*V BUS(如图4,红色箭头表示电流流向)。
图42、当Q1的栅极上加入关断信号,电流I通过Q1的C、E间的寄生电容流过,U CE1升高,随之D S1开通,一部分电流转移到C S1成为C S1的充电电流,Q1上电流减小,C S2经R S2、R LOAD进行放电(如图5)。
图53、Q1完全关断(恢复阻断能力)后,U CE1大于正负BUS之和,D2开始正偏置,在D2的正偏置电压没有达到其开通阈值电压之前不能及时导通,C S1继续过充电,C S2继续放电(如图6)。
图64、C S1仍然过充电,D2开始续流,负载电流I由正桥臂向负桥臂换流,C S2放电(如图7)。
图75、D2完全续流,C S1放电,C S1上过充的能量一部分消耗在R S1上,另一部分反馈到+BUS(如图8)。
图86、C S1放电完毕,U CE1=2*V BUS,U CS2=0,D2进入稳态续流(如图9)。
图97、Q1再次开通,Q1与D2之间进行换流,Q1的电流增大,D2的电流反相进入反相恢复过程,同时C S1、R S1、Q1构成C S1的放电回路,Q1、D S2、C S2构成C S2的充电回路(图10)。
全桥半桥的异同
全桥半桥的异同一、工作原理的同异:相同处:均是通过一系列电路处理技术将普通交流电(220V、380V)转化成高频电流,通过做功线盘(电磁线圈)产生强烈电涡流,并对相应的感应器具(导磁材料)产生激烈电磁场,直接促使相应材料内部原子极速激荡碰撞,从而使得相应材料本身自身快速发热产生高温,用于加热。
不同处:1、对交流电的承接转化处理技术上:全桥:采用双路驱动技术,利用双IGBT逆变模块分别承接转化交流电的上玄波和下玄波电流,产生的高频电流波形完整、清晰、稳定;半桥:采用单路驱动技术,利用单IGBT逆变模块分别承接转化交流电的上玄波,结合相应附加电路配置吸收下玄波电流进行放电补充,产生的高频电流波形相对完整;2、对相应材料的负载感应上:全桥:因电流转化技术配置效率高,可负载较高电感负荷,电转热效率相应较高半桥:因电流转化技术配置效率稍低,可负载较低电感负荷,电转热效率相应较低二、应用表现的同异:(据各自的电路原理的差别决定)相同:均可达到使得相应材料自身快速发热产生高温,用于加热的功用不同处:1、功率段表现上:全桥:对应档位功率分配清晰、明确,反应迅速半桥:对应档位功率分配较模糊,反应相对合理2、发热面表现上:全桥:因可负载负荷较高,发热面较大、较均匀、层次感能做到循序递减,火焰仿真效果明显半桥:因可负载负荷较低,发热面较小、均匀性稍逊、层次感分明,火焰仿真效果稍逊点三、稳定性的异同:相同:在技术设计处理完善的情况下,均可达到较理想的运作稳定性;不同:1、元件损耗上:全桥:各元件负担较合理,损耗比较小,寿命较长半桥:各元件负担较重,损耗比相对较大,寿命相对合理2、故障率上:全桥:保护电路设计较复杂,周全,维修率较低半桥:保护电路设计较简化,维修率(小元件)相对略高四、投资成本与产品配置的异同:相同:在普通用途上,均可全系列配置各种产品不同:1、投资成本上:全桥:因其设计配置较高,无可避免生产成本较高半桥:因其设计配置较低,生产成本相对而言较低2、产品配置上:全桥:成本合理和负载耐用上,配置30KW以上产品较宜半桥:成本合理上,配置30KW以下产品较宜如客户朋友还有任何的疑问与需要均可直接与我们联系,竭诚为您服务!我们致力于节能产品的研发、生产和销售。
半桥逆变电路工作原理的分析
电子镇流器中半桥逆变电路工作原理的分析陈传虞引言半桥逆变电路是电子镇流器和电子节能灯中最常用也是最基本的电路,正确地理解它的工作原理,将有助于我们合理地选择元器件如磁环变压器、扼流电感、启动电容等元件的参数,正确地安排三极管的驱动电路,以降低它的功耗与热量,提高整灯的可靠性。
遗憾地是过去受观测仪器(如示波器)和测试手段的局限,我们无法观测到电路中关键点如三极管各个电极电流的正确波形(如文献4的电流i B 、i c 的起始波形就是错误的),因而无法作出符合实际情况的定量分析和判断,以至形成一些错误的概念。
最近看到深爱公司叶文浩先生发表在中国照明电器(刊载于04年11、12期)的文章,受到不少启发,到欧普照明公司后,利用比较先进的示波器TDS5000,对电路关键点的电流和电压波形,进行了仔细的测试,感到认识上有所提高,澄清了过去不少胡塗概念,特撰写本文,抛砖引玉,与叶先生商榷,并就教于国内方家。
首先讨论半桥逆变电路的工原理,尽管这个电路是众所周知的,但人们对它的理解却并不十分正确,存在一些错误观念。
因此,本文拟对它作较为仔细的探讨。
讨论时以图1所示的基本电路作为讨论的出发点,后面所引用的元件名称及符号,均按图1所给出的为准。
为支持和验证所提出的观点,文中給出了许多用示波器实际观测到的波形。
图1、半桥逆变电路的基本形式一. 三极管如何由导通变为截止(以VT 2为例)不论是用触发管DB 3还是由基极偏置电阻产生基极电流i B2(后者用在基极回路中带电容的半桥逆变电路中),两种触发方式中的哪一种,在接通电源后,都会由于i B2的出现而产生VT 2的集电极电流i c2,通过磁环变压器的正反馈,引起电压v BE2上升, i B2进一步增加, i c2也随之增加。
出现以下的连锁反应:2b i ↑ 2C i ↑ 2b ↑这种再生反馈的结果,产生了雪崩效应,三极管迅速导通并饱和(在半桥逆变电路正常工作期间, 三极管VT 1或VT 2如何由截止变成导通的原因,我们将在后面文章中加以讨论)。
单相半桥逆变器工作原理-概述说明以及解释
单相半桥逆变器工作原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述单相半桥逆变器是一种常见的电力电子装置,用于将直流电源转换为交流电源。
它由一对开关管和相应的驱动电路组成,可以实现电压或频率的变换。
单相半桥逆变器具有结构简单、成本低廉、效率高等优点,因此在许多领域中得到了广泛应用。
单相半桥逆变器的工作原理基于开关管的开关动作来实现直流电源到交流电源的转换。
当开关管导通时,直流电源的电流通过开关管和输出电感,形成了一个闭合的回路,从而将电力传输到负载上。
而当开关管关断时,电感中的能量会形成反向电压,将负载端的电压逆变为负值或零值。
通过不断地交替开关管的导通和关断,单相半桥逆变器可以通过调节导通时间比例来控制输出交流电源的电压和频率。
单相半桥逆变器的工作过程可以简单描述为:当第一个开关管导通时,电流流过该开关管和输出电感,正负极性的电压分别施加在负载上;而第二个开关管关断时,电感中的能量会产生反向电压,将负载端的电压逆转为负值或零值。
通过不断地交替开关管的导通和关断,单相半桥逆变器可以控制输出的交流电源的电压和频率。
单相半桥逆变器在各个领域都有广泛的应用。
在家庭电器、工业机械、电子设备等领域中,单相半桥逆变器可以将直流电源转换为交流电源,从而实现对各种电动设备的供电。
此外,单相半桥逆变器还可以用于太阳能发电系统、电动汽车充电器、UPS电源等领域,为这些领域的电力转换和电能控制提供稳定可靠的解决方案。
综上所述,单相半桥逆变器是一种重要的电力电子装置,通过开关管的开关操作将直流电源转换为交流电源。
其工作原理简单,结构紧凑,成本低廉,并且在许多领域中具有广泛的应用前景。
对于未来的发展,进一步的研究可以集中在提高逆变器的效率、减小电磁干扰、改进控制策略等方面,以满足不断增长的电力转换需求。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将围绕单相半桥逆变器的工作原理展开详细探讨。
为了方便读者更好地理解,本文将按照以下结构进行组织和叙述。
llC半桥工作原理
llC半桥工作原理
半桥是一种常用的电路拓扑结构,通常由两个开关组成,用于实现直流电源或者电压源的正负级切换。
在半桥工作原理中,两个开关分别被称为上桥臂和下桥臂。
上桥臂由一个开关和一个电感组成,而下桥臂由另一个开关和一个电感组成。
这两个开关可以分别控制电压源的正负级输出,从而实现不同极性的输出电压。
在正极性输出时,上桥臂开启,下桥臂关闭;而在负极性输出时,上桥臂关闭,下桥臂开启。
当上桥臂开启时,电感储存了电能,此时电感通过下桥臂形成了一个封闭的回路,电流开始流动。
当上桥臂关闭时,电感释放储存的电能,此时电感通过负载和下桥臂形成一个回路。
这个过程不断重复,就可以实现直流电源正负极性的切换。
半桥工作原理还可以通过脉宽调制(PWM)实现电压大小的
调节。
通过改变上桥臂和下桥臂的开关频率和占空比,可以控制输出电压的大小。
当开关频率较高时,输出电压平均值较大,电压输出较高;当开关频率较低时,输出电压平均值较小,电压输出较低。
总之,半桥工作原理利用两个开关和一些电感组成的拓扑结构,通过控制开关的状态和频率来实现直流电源的正负级切换和输出电压的调节。
这种结构简单、可靠,广泛应用于电力电子转换和控制领域。
单相半桥逆变电路工作过程
单相半桥逆变电路工作过程单相半桥逆变电路是一种常用的电力电子变换器,常用于将直流电转换为交流电。
它由两个功率晶体管、两个二极管和一个中间点组成,通过逆变电路的工作过程,可以实现将直流电转换为交流电的功能。
单相半桥逆变电路的工作过程可以分为四个阶段:导通状态、关断状态、二极管导通状态和二极管关断状态。
下面将详细介绍每个阶段的工作过程。
首先是导通状态。
当晶体管1导通时,中间点N接地,晶体管2关断。
此时,电源的正极与电源的负极相连,形成了一个直流电路。
直流电流从电源的正极流入到电路中,经过晶体管1和负载电阻R1,最后回到电源的负极。
此时,负载电阻上的电压为正向直流电压。
接下来是关断状态。
当晶体管1关断时,中间点N不再接地,而是与电源的正极相连。
此时,电源的正极与负载电阻R1相连,形成了一个闭合回路。
由于负载电阻上存在正向电压,电流会从电源的正极流入负载电阻,然后经过二极管D1,最后回到电源的负极。
此时,负载电阻上的电压仍为正向直流电压。
然后是二极管导通状态。
当晶体管2导通时,中间点N接地,晶体管1关断。
此时,电源的负极与电源的正极相连,形成了一个直流电路。
直流电流从电源的负极流入到电路中,经过负载电阻R1和晶体管2,最后回到电源的正极。
此时,负载电阻上的电压为反向直流电压。
最后是二极管关断状态。
当晶体管2关断时,中间点N不再接地,而是与电源的负极相连。
此时,电源的正极与负载电阻R1相连,形成了一个闭合回路。
由于负载电阻上存在反向电压,电流会从电源的正极流入负载电阻,然后经过二极管D2,最后回到电源的负极。
此时,负载电阻上的电压仍为反向直流电压。
通过以上四个阶段的循环工作,单相半桥逆变电路可以将直流电转换为交流电。
在正向半周期中,负载电阻上的电压为正向交流电压;在反向半周期中,负载电阻上的电压为反向交流电压。
通过调节晶体管的导通和关断时间,可以改变交流电的频率和幅值。
总结起来,单相半桥逆变电路的工作过程是通过晶体管和二极管的导通和关断来实现直流电向交流电的转换。
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电子镇流器中半桥逆变电路工作原理的分析陈传虞引言半桥逆变电路是电子镇流器和电子节能灯中最常用也是最基本的电路,正确地理解它的工作原理,将有助于我们合理地选择元器件如磁环变压器、扼流电感、启动电容等元件的参数,正确地安排三极管的驱动电路,以降低它的功耗与热量,提高整灯的可靠性。
遗憾地是过去受观测仪器(如示波器)和测试手段的局限,我们无法观测到电路中关键点如三极管各个电极电流的正确波形(如文献4的电流i B 、i c 的起始波形就是错误的),因而无法作出符合实际情况的定量分析和判断,以至形成一些错误的概念。
最近看到深爱公司叶文浩先生发表在中国照明电器(刊载于04年11、12期)的文章,受到不少启发,到欧普照明公司后,利用比较先进的示波器TDS5000,对电路关键点的电流和电压波形,进行了仔细的测试,感到认识上有所提高,澄清了过去不少胡塗概念,特撰写本文,抛砖引玉,与叶先生商榷,并就教于国内方家。
首先讨论半桥逆变电路的工原理,尽管这个电路是众所周知的,但人们对它的理解却并不十分正确,存在一些错误观念。
因此,本文拟对它作较为仔细的探讨。
讨论时以图1所示的基本电路作为讨论的出发点,后面所引用的元件名称及符号,均按图1所给出的为准。
为支持和验证所提出的观点,文中給出了许多用示波器实际观测到的波形。
图1、半桥逆变电路的基本形式一. 三极管如何由导通变为截止(以VT 2为例)不论是用触发管DB 3还是由基极偏置电阻产生基极电流i B2(后者用在基极回路中带电容的半桥逆变电路中),两种触发方式中的哪一种,在接通电源后,都会由于i B2的出现而产生VT 2的集电极电流i c2,通过磁环变压器的正反馈,引起电压v BE2上升, i B2进一步增加, i c2也随之增加。
出现以下的连锁反应:2b i ↑ 2C i ↑ 2b ↑这种再生反馈的结果,产生了雪崩效应,三极管迅速导通并饱和(在半桥逆变电路正常工作期间, 三极管VT 1或VT 2如何由截止变成导通的原因,我们将在后面文章中加以讨论)。
导通后的三极管可以看成闭合的开关,三极管的电流i c2不再受基极电流i B2控制,而仅由外电路元件的参数来确定。
在三极管开始导通的一段时间内,i c2增加,通过磁环变压器绕组间的正反馈使磁环绕组N 2上的感应电动势增加,v BE2及 i B2均增加,由图2知,i B2同磁环绕组N 2上的电压v N2触发电流通过T r N 3与N 2基本上是同步上升的,已知v N2为:式中i 是流过磁环变压器次级绕组N 2的电流。
在磁环未饱和时,v N2也与磁环变压器原边绕组的电流、即电感L 2的电流变化率成正比。
在所讨论的情况中,电感L 2的电流就是VT 2的集电极电流i c2。
我们知道,L 值与磁环的磁导率μ成正比(L 还与磁环的尺寸和其绕组的圈数有关),磁环的磁导率μ开始随流过它的励磁电流(这里就是集电极电流i c2或流过电感的电流)的增加而增加,在电流为某一数值后达到最大值,以后随电流的增加而下降。
至于电流变化率di/dt 出现最大值的时刻则与电流变化规律有关,例如如电流按正弦规律变化,则di/dt 在i=0时为最大。
一般在半桥逆变电路中,在i 较小时,di/dt 为最大。
因此,磁环变压器绕组的电压先是随i c2的增加而增加,在电流i c2到达最大值之前的某一数值达到最大,并出现一个峰值(如图2a 中的直线所示),同样v B2、i B2也出现一个峰值(如图2b 、 2c 的直线所示,它们和v N2出现峰值对应于同一时刻)。
随着i c2的增加,磁环的磁导率μ下降,其绕组上的电压v N2及基极电压v B2将下降,i B2亦下降。
在i B2为正值且下降为零之前,在基区中存储了大量的少数载流子,没有通过集电结被及时拉走,管子处于饱和状态。
不难看出,如磁环绕组上电压出现峰值的时刻较晚,管子导通时间就会拉长;反之,管子导通时间会缩短。
所以,从某种程度上,磁环绕组上电压出现峰值的时刻早晚(与磁环的材料性质、尺寸有关),会影响半桥逆变电路的工作周期和频率。
u B210us/div1.0V/divu N210us/div1.0V/divi c210us/div100mA/divu N210us/div1.0V/div图2 半桥逆变电路的电流电压波形在磁环绕组的电压出现峰值以后,随着i c2的增加,磁环的磁导率μ进一步下降(极端的情况下,当电流太大时,磁环甚至可能饱和,磁导率μ会很小)以及di/dt 的下降,磁环绕组上的电压将急剧下降,出现了磁环绕组N 2上的电压v N2低于v BE2的情况(图2b 中v BE2曲线有一段高于v N2曲线)。
这一点十分重要,它会使基极电流i B2反向,从基区流出,变为负值(实际上是基区中多余的少数载流子—电子、跨越发射结返回到发射极,电子从基极流向发射极),与正常的基极电流i B2方向相反,如图2c 所示。
正是依靠这个反向电流−i B2的帮助,使基区多余的电子消失,三极管VT 2得以从饱和状态退出,进入放大状态,所用的时间即为管子的存储时间ts (通常我们定义从i B2变负开始起、到管子由饱和退出变为放大状态所用的时间称为管子的存储时间,它和管子参数及其激励程度即饱和的深浅有关)。
一旦管子进入放大状态,电流i c2的下降,就会通过磁环变压器的正反馈使i B2减小,i c2进一步减小。
由于这种再生反馈的结果,使集电极电流i c2很快由某一较大值跳变为零、而三极管VT 2由导通变为截止。
这时,我们在示波器上看到i c2波形后沿中有一个向下的跳变,变化很快,所用的时间是很短的(图2a )。
由于i B2变为负值,以及i B2、i c2 、i E2之间满足i E2═i B2+i c2的关系,发射极电流i E2会在其峰值附近出现一个向下的凹陷,凹陷的开始点同基极负电流的开始点是一致的,在观察发射极电阻上的电压(即发射极电流i E2)波形时,很容易看到这种情况。
从本节的讨论中可以得出以下结论:1.1 管子由导通变为截止的过程,并不像过去普遍所认为的那样,靠磁环饱和使各绕组感应电动势变为零造成的;而是由于在管子饱和后的某一时刻,磁环绕阻上的电压低于管子的基极电压,出现了反向的基极电流,使管子退出饱和,进入放大状态,i c 减小,并通过外电路的正反馈使i c 进一步减小,结果管子由导通变为截止。
实际上,磁环是否饱和并不是半桥逆变电路中两个管子转换的必要条件,在这点上我与叶工的文章深有同感。
大家知道,在有的电路中VT 1 、VT 2基极驱动是由绕在电感的两个副绕组产生的。
显然,工作时电感是不能饱和的,又如在推挽电路中也未用到可饱和的磁环变压器,这都从另一侧面证实了上述论点。
1.2 管子(在本例中为VT 2)的导通时间的长短与以下因素有关:磁环感应电动势到达其峰值时间的早晚(它取决于磁环材料的性质及其尺寸、流经电感电流的变化率di/dt 的变化趋势)、管子基极驱动电流i B 的大小即管子饱和的深浅、管子开关参数中存储时间ts 的长短,以及外电路元件参数等诸多因素有关。
一般说来,磁环的厚度愈厚,则磁环感应电动势到达其峰值时间愈晚;磁环的匝数愈多、磁导率μ愈大,则三极管的基极驱动愈厉害,饱和程度愈深,而其退出饱和所用的时间也愈i b210us/div100mA/divu B210us/div1.0V/div长,这时,半桥逆变电路的工作频率愈低。
加大发射极电阻R E ,增加其负反馈作用,三极管不易饱和,工作频率将变高;加大基极电阻R B ,减小基极驱动电流i B ,三极管也不易饱和,工作频率亦将变高。
在同样匝数下,减小磁环的尺寸(外径及厚度),则磁环感应电动势到达其峰值的时间提前,电路的工作频率将变高。
电感L 2的 数值越大,流过它的电流i L 变化越慢,电路的工作频率将越低。
至于灯管的等效电阻及启动电容对电路的工作频率的影响,在分析了半桥逆变电路的等效电路以后,我们可以从推导所得出的数学表达式知道其变化规律。
二.三极管如何由截止变为导通(以VT 1为例)从上节的讨论中我们知道,VT 2在由导通变为截止的快速变化过程中,管子处于放大区,i C2会逐渐减小。
由于反馈,使磁环绕组N 2上的电压由大变小,并改变极性,结果绕组N 2上的电压上负下正,而绕组N 1上的电压上正下负,v N1变正,从而使VT 1的基极电压也变正,但VT 1并不马上就能由截止变为导通,而延迟一段时间,如同图2a 中i B2比v N2延迟一段时间是一样的。
为何延迟一段时间,我们在后面讨论续流电容C 4的作用时会看到,它是由于电容C 4充电(或放电)的持续时间所造成的。
在v BE1变为足够正时,VT 1的BE 结及 BC 结均变为正偏, 较大的正v BE1值除产生正向的基极驱动电流i B1、、向基区注入大量的电子外,还产生由基极流向集电极的反向电流−i c1,此电流由集电极流出,经C 7流入灯管,同先前VT 2流过灯管及电感L 2的电流i c2方向是一致的,两者共同组成灯管电流。
在这里,反向集电极电流−i c1的流通路径是:由VT 1集电极经C 7、灯管、电感L 2、磁环绕组N 3、N 1及电阻R 3(或通过接于VT 1的BE 结的反向二极管)流回基极。
在集电极电流-i c1反向流通(i c1≤0)的时间内,三极管VT 1可以看作两个背靠背连接的PN 结,在CE 之间两个PN 结的压降是相互抵消的,因而总的压降很小。
以后i c1逐渐加大,由较大的负值变为较小的负值,再变为零,又进一步变为正值。
但由于BE 结的正向电压v BE1很大,i B1、使三极管处于深饱和,这样,i c1≥0时,v CE1仍然很小,如图3所示(图中i c 受到一些干扰,i c =0不是一条水平线,但可以看出,有i c 时,v CE ≈0)。
由此可见,在三极管VT I 导通的全过程中,CE 之间的压降是很小的,管子可视为短路,而不问其电流为正或负。
在三极管VT 1导通时,其i c1变化的规律同先前讨论的VT 2集电极电流i c2的波形是一样的,仅在时间上相差半个周期而已。
图3. 集电极电压及电流v CE2( v CE1)、i c2 (i c1)的波形从本节的讨论中,我们可以得出以下结论:i c210us/div100mA/divu CE210us/div50V/div2.1 半桥逆变电路的转换过程是这样的:在VT1截止、VT2导通时,先是利用反向基流-i b2使VT2从饱和退出、进入放大状态、集电极电流减小,利用外电路的再生反馈、在极其短暫的时间内,使VT2由导通变为截止、VT1由截止变为导通,并在大约半个周期的时间内,维持这一状态。
然后,又依靠反向基流-i b1使VT1从饱和导通状态退出、进入放大状态、再一次利用外电路的再生反馈、在极其短暫的时间内使之由导通变为截止,并在大约半个周期内维持VT1截止、VT2导通状态。