全橋逆變電路的開關管實現(xiàn)

看到這篇文章時，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)。當我們理解交流-交流轉(zhuǎn)換(DC-AC)即逆變后，電源所有的大類即已融匯貫通。今天我們來學習全橋逆變。在我們開始學習逆變之前，我們一起回顧一下橋式整流器。

01橋式整流的開關模型

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

仔細觀察對比兩幅圖，將二極管當作開關，將經(jīng)過變壓器的正弦波信號用5V和-5V來替換(只關心電壓的正負，不關心大小)。S1、S4對應橋的右上臂和左下臂。

當輸入電壓為正時，S1、S4導通，S2、S3截止，電流從VCC經(jīng)R1上方流入地。R1兩端電壓為5V。當輸入電壓為負時，S2、S3導通，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了啊，不就是二極管交替導通嘛，和逆變有啥關系，浪費我時間。

現(xiàn)在，請你們再回去看看那幅開關模型圖，去掉VCC和VEE，將R1替換為5V電源，重復剛剛四個開關過程，看S5的右邊產(chǎn)生了什么?+5V和-5V交替的信號，沒錯，交流信號出來了。趁你不注意講完了原理部分。

02全橋逆變的開關管實現(xiàn)

講完了逆變的開關模型，逆變還只能在你腦子里運行，現(xiàn)在我們知道原理，怎么實現(xiàn)呢?用手撥嗎?也行，就是交流信號周期稍微有點長。

還記得我們講過的同步BUCK電路嗎(多半是不記得，文末鏈接可以去復習哦)。算了你們多半是不會去看，我還是PO圖吧。

全橋開關管部分就是兩個同步BUCK電路開關管部分拼在一起。如下圖。

沒搞錯吧，上下兩圖嚴重不符合，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衣服(遇到復雜電路不要怕，抓主干和要害，再分析其他元件作用)如下圖。

左半部分對應開關模型的上半部分，HO1和LO1由驅(qū)動芯片產(chǎn)生，邏輯關系相反。HO2和HO1邏輯關系相反。簡單來說，給兩個驅(qū)動輸入反相的兩個方波即可達到目的。

03正弦波逆變的產(chǎn)生

現(xiàn)在我們已經(jīng)初步入門逆變，但是如此產(chǎn)生的逆變輸出為方波信號，不適合帶感性負載。如何得到日常生活中所用的正弦波交流電?如果你對傅里葉變換有所了解，就會知道方波由基波和奇次諧波組成(了解的不用說，不了解的看不懂)。那么這么說吧，多種不同頻率的正弦波可以組成不同的周期信號。50HZ的方波由1×50Hz、3×50Hz、5×50Hz等等正弦波信號組成，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，實際很少運用，在逆變?yōu)V波中一般采用CBB電容，容值基本在10μF以下。設C=10μF。若使用RC濾波，電阻150Ω時截止頻率為106Hz，電源串聯(lián)一個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可能沒有啥概念，大電感基本都是以μH做單位。

實際應用中基本采用SPWM驅(qū)動信號配合LC濾波器實現(xiàn)正弦波逆變。SPWM具體實現(xiàn)方法請聽下回分解。

你以為講到這就完了?我們再品味一下這幅圖。

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