您现在的位置: 范文先生网 >> 理工论文 >> 电子通信论文 >> 正文

一种实用的逆变桥功率开关管门极关断箝位电路

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:针对1kVA高频在线式UPS主功率电路的设计,并结合实际电路调试中所遇到的问题,提出了一种实用的电路——逆变桥功率开关管门极关断箝位电路,它可以有效地抑制开关管门极的干扰,从而提高电路的可靠性;同时给出了部分电路的实验波形和实验结果。
  关键词:逆变抑制可靠性箝位
  
  不间断电源(UninterruptedPowerSupply,简称UPS)是一种稳频、稳压、纯净、不间断的高质量电源,随着电子和电器设备对电网质量要求的不断增高,它已经成为许多重要场合必备的辅助电源。
  
  1逆变电路及其控制
  
  正弦脉宽调制(SPWM)技术在逆变器的控制中得到了广泛应用,正弦脉宽调制方式很多,在此不一一描述。本电路采用的是倍频式的调制方式,下面简单加以介绍。
  
  全桥逆变电路的基本结构如图1所示。在倍频式调制方式中,四个开关管的门极脉冲信号Vg1~Vg4的产生方法如图2所示。四个开关管门极脉冲信号Vg1~Vg4与两桥臂中点A、B间电压VAB的波形也如图2所示。
  
  由图2可以看出,在倍频式调制方式中,A、B间电压频率是开关管工作频率的两倍,这种调制方式的好处在于在不增加开关管工作频率的情况下,可以减小逆变器输出滤波器的尺寸。它的缺点在于四个门极脉冲信号各不相同,提高了控制电路和脉冲发生电路的复杂性。本文提及的逆变电路开关管门极SPWM信号是由数字信号处理器(DSP)产生的,对于数字控制电路而言,倍频式调制方式所带来的电路复杂性可以忽略。
  
  该电路采用IGBT作为功率开关管。由于IGBT寄生电容和线路寄生电感的存在,同一桥臂的开关管在开关工作时相互会产生干扰,这种干扰主要体现在开关管门极上。以上管开通对下管门极产生的干扰为例,实际驱动电路及其等效电路如图3所示。
  
  实际电路中,虚线框部分是IR2110的输出推挽电路,RS、RP分别是T2门极串、并联电阻,Zg是门极限幅稳压管。当上管T1开通时,下管T2门极信号必然为低电平,即M2导通,M2两端可等效为一个电阻RM,这个电阻与RS、RP一起等效为电阻Rg。
  
  Rg=(RM+RS)//RP≈RS(RM<<RS<<RP)(1)
  
  Zg两端相当于开路。电容Cge和Cgc都是T2的寄生电容。电感L是功率电路线路的等效寄生电感,Lg是驱动电路的线路电感。
  
  在T1开通前,由于互补门极信号死区的存在,T1、T2均处于关断状态,桥臂中点电压是高压母线电压VBUS的一半。当T1开通时,中点电压立刻上升,很高的dv/dt使L和T2的寄生电容发生振荡,由于Lg和Rg的存在且Cge的阻抗也并不足够低,在T2门极会产生一个电压尖刺。这个电压尖刺幅值随母线电压VBUS和负载电流的增大而增大,可能达到足以导致T2瞬间误导通的幅值,这时桥臂就会形成直通,造成电路烧毁。同样地,当T2开通时,T1的门极也会有电压尖刺产生。
  
  图4带有门极关断箝位电路的驱动电路
  
  通过减小RS和改善电路布线可以使这个电压尖刺有所降低,但均不能达到可靠防止桥臂直通的要求。
  
  2门极关断箝位电路
  
  针对前面的分析,本文将提出一种门极关断箝位电路,通过在开关管驱动电路中附加这种电路

[1] [2] 下一页

下页更精彩:1 2 3 4 下一页