多晶体管功率电路讲稿.ppt

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1、多晶体管功率电路第一页，讲稿共五十二页哦第二节多晶体管功率电路v特点:变压器双向磁化，利用率高v常用电路有:推挽，半桥，桥式v适合DC/DC，DC/AC，中大功率v应用：交流电机调速，UPS，DC/DC电源等第二页，讲稿共五十二页哦一.基本逆变电路原理v1。推挽功率电路v电路组成：v基本工作原理：vQ1Q2交替导通第三页，讲稿共五十二页哦推挽功率电路v纯电阻负载时工作波形：设变压器为理想变压器第四页，讲稿共五十二页哦感性负载工作模态分析v当1导通时：v变压器同名端高电平v输出电流由零线性上升第五页，讲稿共五十二页哦感性负载工作模态分析v当Q1关断，控制Q2导通时：v输出电流维持原方向不变v为了

2、维持磁通，电流从N11换v流到N12，D2导通续流v输出电流线性下降（斜率不变）第六页，讲稿共五十二页哦感性负载工作模态分析v当输出电流下降至零vD2续流结束，切换至Q2导通vN12输出电流v输出电流反向增加（斜率不变)第七页，讲稿共五十二页哦感性负载工作模态分析v当Q2关断，控制Q1导通时v输出电流不能突变v为了维持磁通，电流从N12换v流到N11，D1导通续流v输出电流反向减小(斜率不变)第八页，讲稿共五十二页哦推挽功率电路v电感负载工作波形：v能量回馈时电流流过D1,D2;第九页，讲稿共五十二页哦数量分析v设晶体管交替触发，当N11=N12=N1，输出交流v对称方波的幅值为v输出电压的有

3、效值第十页，讲稿共五十二页哦基波分析v将输出电压按傅立叶展开：v基波分量的有效值：第十一页，讲稿共五十二页哦失真度v输出波形失真度：第十二页，讲稿共五十二页哦推挽功率电路v纯电阻负载时工作波形：设变压器为理想变压器第十三页，讲稿共五十二页哦推挽功率电路v电感负载工作波形：v能量回馈时电流流过D1,D2;第十四页，讲稿共五十二页哦推挽功率电路vRL负载时波形：v近似计算方法：D1导通时间第十五页，讲稿共五十二页哦.推挽功率电路v功率管承受的电压：v2Uiv一般适用于低输入电压场合第十六页，讲稿共五十二页哦推挽电路特点第十七页，讲稿共五十二页哦推挽电路特点第十八页，讲稿共五十二页哦推挽功率电路v调

4、压：PWM调节控制输出电压vR负载：第十九页，讲稿共五十二页哦推挽功率电路vRL负载：阴影宽度随电感负载增大而加宽。第二十页，讲稿共五十二页哦推挽功率电路vL负载：脉宽0T/4波形，第二十一页，讲稿共五十二页哦推挽功率电路vL负载：脉宽接近T/4时波形第二十二页，讲稿共五十二页哦推挽功率电路v缺点：存在偏磁（直流磁化分量）v原因：v设计时工作B应稍低于普通变压器或加适当气隙第二十三页，讲稿共五十二页哦半桥电路的构成v电路包括：v两晶体管串成一桥臂v二个大容量电容v变压器vD1、D2是感性负载时返回能量的续流二极管第二十四页，讲稿共五十二页哦半桥式功率电路电阻性负载模态v由于C1/C2容量较大，

5、可近似认为电容中点电位为Ui/2v当Q1导通时v电容C1放电，电容C2充电vN1上电压为Ui/2vN2上电压为Ui/2*n第二十五页，讲稿共五十二页哦半桥式功率电路电阻性负载模态v由于C1/C2容量较大，可近似认为电容中点电位为Ui/2v当Q2导通时：v电容C1充电，电容C2放电vN1上电压为Ui/2vN2上电压为Ui/2*n第二十六页，讲稿共五十二页哦半桥式功率电路电感性负载模态v当Q1导通时：v电容C1放电，电容C2充电vN1上电压为Ui/2vN2上电压为Ui/2*n第二十七页，讲稿共五十二页哦半桥式功率电路电感性负载模态v当Q1关断时：v D2续流v由于电感维持原电流方向,v电容C1放电

6、，电容C2充电vN1上电压为Ui/2vN2上电压为Ui/2*n第二十八页，讲稿共五十二页哦半桥式功率电路电感性负载模态v当电流下降到零后v由于Q2有触发信号，所以2导通，形成电压回路v电容C1充电，电容C2放电vN1上电压为Ui/2vN2上电压为Ui/2*n第二十九页，讲稿共五十二页哦半桥式功率电路电感性负载模态v当Q2关断后v电感维持原有电流，D1续流v电容C1充电，电容C2放电vN1上电压为Ui/2vN2上电压为Ui/2*n第三十页，讲稿共五十二页哦电感性负载特性总图v电感负载：第三十一页，讲稿共五十二页哦vQ1或Q2通时，io和uo同方向，直流侧向负载提供能量；vD1或D2通时，io和u

7、o反向，电感中贮能向直流侧反馈；v D1、D2称为反馈二极管,还使io连续，又称续流二极管。第三十二页，讲稿共五十二页哦半桥式功率电路第三十三页，讲稿共五十二页哦半桥电路工作状态小结v变压器次级得到矩形波交流输出vC1和C2均分输入电压，共同提供原边电流v正向电流时，电容C1放电，电容C2充电；反向电流时，电容C1充电，电容C2放电。电感负载下：D1,Q1,D2,Q2轮流导通vD1/Q1导通时，输出正向电压；D2/Q2导通时，输出反向电压vQ1/D2导通时，输出正向电流；Q2/D1导通时，输出反向电流v功率器件承受电压为输入电压，是推挽电路一半第三十四页，讲稿共五十二页哦滤波电容设计v变压器的

8、初级电流v每个电容电流为初级电流一半，所以半周期电容电压变化量：v即第三十五页，讲稿共五十二页哦3.单相全桥功率电路v电路结构：v两个半桥电路的组合vQ1和Q4一对，Q2和Q3另一对，成对桥臂同时导通，两对交替各导通180第三十六页，讲稿共五十二页哦3.单相全桥功率电路v电压波形：v类似半桥电压波形v幅值增加一倍，Uo=UivQ1/Q4导通时，输出为正极性；Q2/Q3导通时，v输出为负极性第三十七页，讲稿共五十二页哦3.单相全桥功率电路v电流波形：v类似半桥电流波形，幅值增加一倍v换流情况和半桥类似第三十八页，讲稿共五十二页哦3.单相全桥功率电路v不同性质负载下波形：第三十九页，讲稿共五十二页

9、哦单相全桥功率电路Full Bridge Converterv输出电压调节方法v（1）调脉宽PWM第四十页，讲稿共五十二页哦输出电压调节方法v移相控制Phase Shift Control：v采用移相方式调节逆变电路的输出电压，称为移相调压第四十一页，讲稿共五十二页哦输出电压调节方法v移相控制phase shift control：v各栅极信号为180正偏，180反偏v且Q1和Q3互补，Q2和Q4互补关系不变第四十二页，讲稿共五十二页哦输出电压调节方法v移相控制phase shift control：vQ2的驱动信号只比Q1落后v (0 180)第四十三页，讲稿共五十二页哦输出电压调节方法v移

10、相控制phase shift control：vQ2、Q4的栅极信号分别比Q3、Q1的前移180o-第四十四页，讲稿共五十二页哦输出电压调压方法v移相控制phase shift control：vuo成为正负各为的脉冲，改变即可调节输出电压有效值第四十五页，讲稿共五十二页哦单相全桥功率电路v管子承受电压：Uiv输出接变压器时，存在偏磁问题，解决办法：v串一电容隔直v用电流控制PWM模式v用直流分量控制技术第四十六页，讲稿共五十二页哦单相功率电路比较v管子承受电压：全桥=半桥=Ui，推挽=2Uiv管子流过电流：全桥=半桥/2=推挽v变压器：桥式，半桥可有可无，推挽必须有v饱和电压：桥式两个，半桥和推挽均为一个v桥式适合于高压输入场合第四十七页，讲稿共五十二页哦4.三相桥式电路v三个桥臂组成，可作为三相逆变器v应用：三相电机调速，大功率电源第四十八页，讲稿共五十二页哦4.三相桥式电路v六种工作模式v线电压基波有效值：0.78Ev线电压有效值：0.817E第四十九页，讲稿共五十二页哦v=第五十页，讲稿共五十二页哦v阻性负载时：Q123,Q234,Q345,Q456,Q561,Q612v感性负载时：Q123,Q23D4,Q234,Q34D5,Q345,Q45D6,Q456,vQ56D1,Q561,Q61D2,Q612,Q12D3,第五十一页，讲稿共五十二页哦第五十二页，讲稿共五十二页哦