MOSFET

逆变电路（一）

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我们现在来讲解逆变电路逆变电路位于电源管理的 5.3 节逆变电路的分类它是由直流变交流的电路我们包括学习以下全桥逆变、半桥逆变和多重逆变三个内容下面讲解全桥逆变位于书本的 5.3.1 节全桥逆变构成一个 H 桥四个开关我交替让 1、4 导通负载上流过从左到右的电流然后让 2、3 导通流过由右向左的电流负载上得到了交流电这就是全桥逆变仿真的时候我们把时间开关设定为互补导通我们看仿真 ±10V 的方波电压我们下面来仿真 SPWM 波形逆变电路通过 PWM 控制可以滤波输出任意信号通过面积等效原理那么滤波输出如果不滤波它肯定还是方波滤波以后才能够得到任意波形为了驱动方便我们上桥臂使用 PMOS 下桥臂使用 NMOS 使用可编程电源来模拟 SPWM 信号我们来看 SPWM 信号驱动的合成我们选择受控源 Controlled Sources 选择 VCVS 也就是压控电压源在属性里面选择两输入信号的压控电压源编程写上当电源 1 大于电源 2 的电压的时候输出电压为 10V 否则为 0V 这句代码的含义实际上就是一个电压比较器如果 1 高就是 10V，2 高就是 0V 得到可编程电源两输入电压的压控电源以后我们对输入信号进行设置调制波 50Hz 的正弦波另一路是载波 1kHz 的三角波这就是我们得到的可编程电源调制波就是目标波形你希望最终的 SPWM 逆变等效出来的波形长什么样你就给调制波什么样的波形我们这里给的是 50Hz 的正弦波载波 1kHz 三角波那我们比较器比较出来得到的 SPWM 就是面积等效为一个反相的 50Hz 正弦波这个时候电压最低这个占空比最宽等效的电压越高这就是 SPWM 原理我们虽然这里是用可编程电源来模拟实际上在硬件获得 SPWM 的驱动信号也是用电压比较器的原理我们看控制逻辑对于 N 型管来说是高电平开通对于 P 型管来说是低电平开通因此正好左边我们用一路受控源来进行控制右边用另外一路受控源它们的区别就是电压比较器的符号一个是小于，一个是大于它们就是相反的逻辑这是 SPWM 的输出仿真 H 桥直接输出的信号为交流方波滤波以后成为正弦波我们来讲解半桥逆变位于书本的 5.3.2 节 C1、C2 是两个很大的电容因此我们可以认为它将 V1 电压平分为两个 5V 前半周期开关 1 闭合，开关 2 断开负载上流过自右向左的电流后半周期开关 2 闭合负载上流过自左向右的电流因此它负载上得到的也是交流电我们看半桥逆变的仿真输出的交流峰值电压为 5V 只有全桥的一半那么全桥逆变和半桥逆变都可以用于大功率电路本课小结全桥逆变电路的基本原理四个开关构成 H 桥对角线轮流导通就在负载上形成交流电把直流电变成交流电了这就是全桥逆变 SPWM 合成原理目标波形、载波两个进行电压比较形成 SPWM 控制信号面积等效这个 SPWM 控制信号用来控制 H 桥再经过滤波我们就可以得到真正的输出电压就长成目标波形这个样子这就是 SPWM 原理输出还是方波这个地方有一点变形是因为滤波单元滤完以后面积等效为正弦波半桥逆变电路基本原理两个大电容将直流电压平分可以当成两个电池来看待那么开关 1 闭合顺时针电流开关 2 闭合一样可以形成交流电但是它省了两个开关