全橋逆變電路的開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)

看到這篇文章時(shí)，我們已經(jīng)經(jīng)歷了交流-直流轉(zhuǎn)換(AC-DC)、直流-直流轉(zhuǎn)換(DC-DC)、還剩下直流-交流轉(zhuǎn)換(DC-AC)和交流-交流轉(zhuǎn)換(AC-AC)。當(dāng)我們理解交流-交流轉(zhuǎn)換(DC-AC)即逆變后，電源所有的大類(lèi)即已融匯貫通。今天我們來(lái)學(xué)習(xí)全橋逆變。在我們開(kāi)始學(xué)習(xí)逆變之前，我們一起回顧一下橋式整流器。

01橋式整流的開(kāi)關(guān)模型

初次提到逆變時(shí)，很少有人提到整流，但是我覺(jué)得整流不得不提，至于為什么，看完就明白了。

仔細(xì)觀察對(duì)比兩幅圖，將二極管當(dāng)作開(kāi)關(guān)，將經(jīng)過(guò)變壓器的正弦波信號(hào)用5V和-5V來(lái)替換(只關(guān)心電壓的正負(fù)，不關(guān)心大小)。S1、S4對(duì)應(yīng)橋的右上臂和左下臂。

當(dāng)輸入電壓為正時(shí)，S1、S4導(dǎo)通，S2、S3截止，電流從VCC經(jīng)R1上方流入地。R1兩端電壓為5V。當(dāng)輸入電壓為負(fù)時(shí)，S2、S3導(dǎo)通，S1、S4截止，電流從地經(jīng)R1上方流入VEE，R1兩端電壓還是5V!這就是全橋整流。

可能你們心里想著這我早會(huì)了啊，不就是二極管交替導(dǎo)通嘛，和逆變有啥關(guān)系，浪費(fèi)我時(shí)間。

現(xiàn)在，請(qǐng)你們?cè)倩厝タ纯茨欠_(kāi)關(guān)模型圖，去掉VCC和VEE，將R1替換為5V電源，重復(fù)剛剛四個(gè)開(kāi)關(guān)過(guò)程，看S5的右邊產(chǎn)生了什么?+5V和-5V交替的信號(hào)，沒(méi)錯(cuò)，交流信號(hào)出來(lái)了。趁你不注意講完了原理部分。

02全橋逆變的開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)

講完了逆變的開(kāi)關(guān)模型，逆變還只能在你腦子里運(yùn)行，現(xiàn)在我們知道原理，怎么實(shí)現(xiàn)呢?用手撥嗎?也行，就是交流信號(hào)周期稍微有點(diǎn)長(zhǎng)。

還記得我們講過(guò)的同步BUCK電路嗎(多半是不記得，文末鏈接可以去復(fù)習(xí)哦)。算了你們多半是不會(huì)去看，我還是PO圖吧。

全橋開(kāi)關(guān)管部分就是兩個(gè)同步BUCK電路開(kāi)關(guān)管部分拼在一起。如下圖。

沒(méi)搞錯(cuò)吧，上下兩圖嚴(yán)重不符合，那些電阻、電容和二極管是什么鬼東西(阻容濾波和續(xù)流二極管等)。我們先給這電路脫點(diǎn)衣服(遇到復(fù)雜電路不要怕，抓主干和要害，再分析其他元件作用)如下圖。

左半部分對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)模型的上半部分，HO1和LO1由驅(qū)動(dòng)芯片產(chǎn)生，邏輯關(guān)系相反。HO2和HO1邏輯關(guān)系相反。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，給兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輸入反相的兩個(gè)方波即可達(dá)到目的。

03正弦波逆變的產(chǎn)生

現(xiàn)在我們已經(jīng)初步入門(mén)逆變，但是如此產(chǎn)生的逆變輸出為方波信號(hào)，不適合帶感性負(fù)載。如何得到日常生活中所用的正弦波交流電?如果你對(duì)傅里葉變換有所了解，就會(huì)知道方波由基波和奇次諧波組成(了解的不用說(shuō)，不了解的看不懂)。那么這么說(shuō)吧，多種不同頻率的正弦波可以組成不同的周期信號(hào)。50HZ的方波由1×50Hz、3×50Hz、5×50Hz等等正弦波信號(hào)組成，那么我們?yōu)V除150HZ即以上的正弦波(諧波)，就可以得到完美的50Hz正弦波。

以上方法理論可行，實(shí)際很少運(yùn)用，在逆變?yōu)V波中一般采用CBB電容，容值基本在10μF以下。設(shè)C=10μF。若使用RC濾波，電阻150Ω時(shí)截止頻率為106Hz，電源串聯(lián)一個(gè)150Ω的電阻，輸出1A損耗150W，這家伙比電烙鐵還猛。

用LC濾波吧，接200mH的電感截止頻率112.5，200mH可能沒(méi)有啥概念，大電感基本都是以μH做單位。

實(shí)際應(yīng)用中基本采用SPWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)配合LC濾波器實(shí)現(xiàn)正弦波逆變。SPWM具體實(shí)現(xiàn)方法請(qǐng)聽(tīng)下回分解。

你以為講到這就完了?我們?cè)倨肺兑幌逻@幅圖。

是的，它還是全橋整流，如果圖中開(kāi)關(guān)是硅二極管，每次整流壓降為1.4V左右，小電流情況下功耗并不大，但電流大起來(lái)就不一樣了。如果我們將開(kāi)關(guān)變?yōu)镸OS管，再控制其導(dǎo)通截止(如集成驅(qū)動(dòng)LT4320)，即可搭建一個(gè)“理想整流橋”壓降可達(dá)毫伏級(jí)。