CN212969434U - 一种全桥逆变驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种全桥逆变驱动电路，通过设置四组均流电路和两组吸收电路，从两方面提高场效应管的可靠性，一方面，通过四组均流电路并联均流，实现第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管上负载电流相等，使得场效应管输出电流更稳定，防止场效应管二次击穿，提高场效应管的可靠性；另一方面，通过两组吸收电路，吸收场效应管由于输出电流不稳定产生的浪涌电流和尖峰电压，防止场效应管二次击穿，与四组均流电路相配合，进一步使场效应管输出电流更稳定，提高场效应管的可靠性；通过设置滤波电路，滤除每个场效应管输出信号中的存在的高频谐波信号，使场效应管输出信号更稳定，提高场效应管的可靠性。

Description

一种全桥逆变驱动电路

技术领域

本实用新型涉及逆变器技术领域，尤其涉及一种全桥逆变驱动电路。

背景技术

逆变器是一种把直流变交流的电路结构设备，全桥逆变驱动电路和半桥逆变驱动电路是内部驱动电路的结构形式，全桥逆变驱动电路是由四个驱动管轮流工作于正弦波的各个波段，半桥逆变驱动电路是两个驱动管轮流工作于正弦波的各个波段，相对半桥逆变驱动电路而言，全桥逆变驱动电路的开关电流减小了一半，因而在大功率场合得到了广泛应用。在大功率场合，输入全桥逆变驱动电路的电流是高压直流，为满足大功率电路的设计需求，全桥逆变驱动电路通常采用场效应管作为电路的驱动管，在电路中，由于场效应管参数不一致、驱动信号不同步和电路布局不对称等因素造成流过并联场效应管的电流分配不均衡。电流分配不均衡导致部分场效应管工作时过电流不足，部分场效应管过载，造成场效应管输出的电流不稳定，使场效应管超过安全工作区，甚至造成场效应管二次击穿，大大降低场效应管的可靠性。

因此，为了解决上述问题，本实用新型提出了一种全桥逆变驱动电路，通过在全桥逆变驱动电路中设置均流电路和吸收电路，使场效应管输出的电流更加稳定，防止场效应管二次击穿，场效应管的可靠性得到有效提高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种全桥逆变驱动电路，通过在全桥逆变驱动电路中设置均流电路和吸收电路，使场效应管输出的电流更加稳定，防止场效应管二次击穿，场效应管的可靠性得到有效提高。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种全桥逆变驱动电路，其包括CPU芯片、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管，还包括第一吸收电路、第二吸收电路、第一均流电路、第二均流电路、第三均流电路和第四均流电路；

CPU芯片的SPWM1输出端口通过第一均流电路与第一场效应管的栅极电性连接，CPU芯片的SPWM2输出端口通过第二均流电路与第二场效应管的栅极电性连接，CPU芯片的SPWM3输出端口通过第三均流电路与第三场效应管的栅极电性连接，CPU芯片的SPWM4输出端口通过第四均流电路与第四场效应管的栅极电性连接；

第一场效应管和第三场效应管的漏极均与高压直流电源电性连接，第一场效应管的源极分别与第二场效应管的漏极和第四场效应管的漏极电性连接，第二场效应管的源极和第四场效应管的源极均接地，第三场效应管的源极与第二场效应管的漏极电性连接，第一场效应管的源极和第二场效应管的漏极的中间连接点输出正向方波信号，第三场效应管的源极和第四场效应管的漏极的中间连接点输出反向方波信号，第一吸收电路并联在第一场效应管的漏极和第二场效应管的源极之间，第二吸收电路并联在第三场效应管的漏极和第四场效应管的源极之间。

在以上技术方案的基础上，优选的，第一均流电路包括二极管D33、电阻 R76和电阻R79；

CPU芯片的SPWM1输出端口分别与电阻R76的一端和二极管D33的负极电性连接，电阻R76的另一端和二极管D33的正极分别与第一场效应管的栅极电性连接，电阻R79的一端与电阻R76的另一端电性连接，电阻R79的另一端接地。

在以上技术方案的基础上，优选的，第一吸收电路包括二极管D36、电阻 R85和电容C48；

第一场效应管的漏极分别与二极管D36的正极和电阻R85的一端电性连接，二极管D36的负极和电阻R85的另一端分别与电容C48的一端电性连接，电容 C48的另一端与第二场效应管的源极电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括滤波电路；

滤波电路的输入端与第二场效应管的漏极电性连接，滤波电路的输出端与第四场效应管的漏极电性连接。

更进一步优选的，滤波电路包括电感L1和电容C56；

第二场效应管的漏极通过依次串联的电感L1和电容C56与第四场效应管的漏极电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括电压采集电路；

电压采集电路的输入端与第一场效应管的源极和第二场效应管的漏极的中间连接点电性连接，电压采集电路的输出端与CPU芯片的电压反馈输入端电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括电流采集电路；

电流采集电路的输入端与第三场效应管的源极和第四场效应管的漏极的中间连接点电性连接，电流采集电路的输出端与CPU芯片的电流反馈输入端电性连接。

本实用新型的一种全桥逆变驱动电路相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过设置四组均流电路和两组吸收电路，从两方面提高场效应管的可靠性，一方面，通过四组均流电路并联均流，实现第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管上负载电流相等，使得场效应管输出电流更稳定，防止场效应管二次击穿，提高场效应管的可靠性；另一方面，通过两组吸收电路，吸收场效应管由于输出电流不稳定产生的浪涌电流和尖峰电压，防止场效应管二次击穿，与四组均流电路相配合，进一步使场效应管输出电流更稳定，提高场效应管的可靠性；

(2)通过设置滤波电路，滤除每个场效应管输出信号中的存在的高频谐波信号，使场效应管输出信号更稳定，提高场效应管的可靠性；

(3)通过设置电压采集电路和电流采集电路，实现CPU芯片SPWM输出端口输出到场效应管的SPWM正弦脉冲信号始终是稳定的，使场效应管输出电流更稳定，保护场效应管不会因为过流而烧坏，提高场效应管的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种全桥逆变驱动电路的系统结构图；

图2为本实用新型的一种全桥逆变驱动电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的一种全桥逆变驱动电路，其包括CPU芯片、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第一吸收电路、第二吸收电路、第一均流电路、第二均流电路、第三均流电路、第四均流电路、滤波电路、电压采集电路和电流采集电路。

第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管，用作功率开关，构成H桥逆变电路，当第一场效应管和第四场效应管导通，第二场效应管和第三场效应管截止时，电路输出正向方波信号；当第二场效应管和第三场效应管导通，第一场效应管和第四场效应管截止时，电路输出反向方波信号，通过控制场效应管的通断，正向方波信号和反向方波信号交替输出完整的交流信号。第一场效应管的栅极、第二场效应管的栅极、第三场效应管的栅极、第四场效应管的栅极分别与第一均流电路、第二均流电路、第三均流电路和第四均流电路的输出端一一对应电性连接，第一场效应管和第三场效应管的漏极均与高压直流电源电性连接，第一场效应管的源极分别与第二场效应管的漏极和第四场效应管的漏极电性连接，第二场效应管的源极和第四场效应管的源极均接地，第三场效应管的源极与第二场效应管的漏极电性连接，第一场效应管的源极和第二场效应管的漏极的中间连接点输出正向方波信号，第三场效应管的源极和第四场效应管的漏极的中间连接点输出反向方波信号。在本实施例中，如图2所示，第一场效应管用Q35表示；第二场效应管用Q36表示；第三场效应管用Q37表示；第四场效应管用Q38表示；高压直流电源用VH表示；全桥逆变驱动电路输出的交流信号用AC表示；标粗的黑色表示全桥逆变驱动电路的电流主线。

CPU芯片，用于给第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管提供脉冲驱动信号；对电流采样电路和电压采样电路反馈的电流和电压进行检测判断，当反馈的电流和电压大于或小于设定的阈值时，CPU芯片通过调节输出的SPWM正弦脉冲信号的频率和占空比，使全桥逆变驱动电路电流和电压等于设定的阈值。CPU芯片的电压反馈输入端与电压采集电路的输出端电性连接，CPU芯片的电流反馈输入端与电流采集电路电性连接；CPU芯片的 SPWM1输出端口通过第一均流电路与第一场效应管的栅极电性连接，CPU芯片的SPWM2输出端口通过第二均流电路与第二场效应管的栅极电性连接，CPU 芯片的SPWM3输出端口通过第三均流电路与第三场效应管的栅极电性连接， CPU芯片的SPWM4输出端口通过第四均流电路与第四场效应管的栅极电性连接。优选的，本实施例中，CPU芯片选用EG8010。

第一均流电路、第二均流电路、第三均流电路和第四均流电路，用于并联均流，实现第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管上负载电流相等，解决现有全桥逆变驱动电路，由于场效应管参数不一致、驱动信号不同步和电路布局不对称等因素造成流过并联场效应管的电流分配不均衡的问题，使场效应管输出电流更稳定，防止场效应管二次击穿，提高场效应管的可靠性。第一均流电路、第二均流电路、第三均流电路和第四均流电路的输入端分别与CPU芯片的SPWM1输出端口、CPU芯片的SPWM2输出端口、CPU 芯片的SPWM3输出端口和CPU芯片的SPWM4输出端口一一对应电性连接，第一均流电路、第二均流电路、第三均流电路和第四均流电路的输出端分别与第一场效应管的栅极、第二场效应管的栅极、第三场效应管的栅极、第四场效应管的栅极一一对应电性连接。

第一均流电路、第二均流电路、第三均流电路和第四均流电路的结构可以相同，也可以不相同，本实施例中，设置第一均流电路、第二均流电路、第三均流电路和第四均流电路的结构相同。因此，在此只介绍第一均流电路的电路结构。优选的，本实施例中，如图2所示，第一均流电路包括二极管D33、电阻R76和电阻R79；CPU芯片的SPWM1输出端口分别与电阻R76的一端和二极管D33的负极电性连接，电阻R76的另一端和二极管D33的正极分别与第一场效应管的栅极电性连接，电阻R79的一端与电阻R76的另一端电性连接，电阻R79的另一端接地。其中，二极管D33为稳压二极管，防止电流过大击穿场效应管；电阻R76为均流电阻，用于调整电路阻抗；电阻R79为限流电阻，防止场效应管静电击穿。

第一吸收电路和第二吸收电路，吸收场效应管由于输出电流不稳定产生的浪涌电流和尖峰电压，防止场效应管二次击穿；解决现有全桥逆变驱动电路存在电流分配不均衡造成场效应管输出的电流不稳定，甚至造成场效应管二次击穿的问题，与第一均流电路、第二均流电路、第三均流电路和第四均流电路相配合，进一步使场效应管输出电流更稳定，提高场效应管的可靠性。第一吸收电路并联在第一场效应管的漏极和第二场效应管的源极之间，第二吸收电路并联在第三场效应管的漏极和第四场效应管的源极之间。

第一吸收电路和第二吸收电路的结构可以相同，也可以不相同，本实施例中，设置第一吸收电路和第二吸收电路的结构相同。因此，在此只介绍第一吸收电路的电路结构。优选的，本实施例中，如图2所示，第一吸收电路包括二极管D36、电阻R85和电容C48；第一场效应管的漏极分别与二极管D36的正极和电阻R85的一端电性连接，二极管D36的负极和电阻R85的另一端分别与电容C48的一端电性连接，电容C48的另一端与第二场效应管的源极电性连接。其中，二极管D36为快恢复二极管；电容C48为吸收电容，当第一场效应管的漏极与第二场效应管的源极两端电压高于二极管导通电压时，二极管D36导通，电容C48配合吸收尖峰电压和浪涌电流；电阻R85为负载电阻，用于消耗电容 C48吸收的能量。

滤波电路，滤除每个场效应管输出信号中的存在的高频谐波信号，更进一步使场效应管输出电流更稳定，提高场效应管的可靠性。滤波电路的输入端与第二场效应管的漏极电性连接，滤波电路的输出端与第四场效应管的漏极电性连接。优选的，本实施例中，如图2所示，滤波电路包括电感L1和电容C56；第二场效应管的漏极通过依次串联的电感L1和电容C56与第四场效应管的漏极电性连接。其中，电感L1用于滤除场效应管输出信号中的高频直流信号；电容 C56用于旁路场效应管输出信号中的干扰交流信号。

电压采集电路，用于采集第一场效应管的源极和第二场效应管的漏极的中间连接点输出正向方波信号的电压值，并将采集到的电压值反馈给CPU芯片，当CPU芯片检测到正向方波信号的电压值大于或小于设定的阈值时，CPU芯片通过调节输出的SPWM正弦脉冲信号的频率和占空比，使输出的正向方波信号的电压值等于设定的阈值，实现CPU芯片SPWM输出端口输出到场效应管的 SPWM正弦脉冲信号始终是稳定的，使场效应管输出电流更稳定，提高场效应管的可靠性。电压采集电路的输入端与第一场效应管的源极和第二场效应管的漏极的中间连接点电性连接，电压采集电路的输出端与CPU芯片的电压反馈输入端电性连接。本实施例不涉及对电压采集电路结构的改进，因此，在此不再累述电压采集电路的电路结构。

电流采集电路，用于采集第三场效应管的源极和第四场效应管的漏极的中间连接点输出反向方波信号的电流值，并将采集到的电流值反馈给CPU芯片，当CPU芯片检测到反向方波信号的电流值大于或小于设定的阈值时，CPU芯片通过调节输出的SPWM正弦脉冲信号的频率和占空比，使输出的反向方波信号的电流值等于设定的阈值，实现CPU芯片SPWM输出端口输出到场效应管的 SPWM正弦脉冲信号始终是稳定的，使场效应管输出电流更稳定，保护场效应管不会因为过流而烧坏，提高场效应管的可靠性。电流采集电路的输入端与第三场效应管的源极和第四场效应管的漏极的中间连接点电性连接，电流采集电路的输出端与CPU芯片的电流反馈输入端电性连接。本实施例不涉及对电流采集电路结构的改进，因此，在此不再累述电流采集电路的电路结构。

本实用新型的工作原理是：第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管组成H桥逆变电路，其中，第一场效应管和第四场效应管受同一种波形的正弦脉冲信号的控制；第二场效应管和第三场效应管受同一种波形的正弦脉冲信号的控制；第一场效应管和第四场效应管的控制原理与第二场效应管和第三场效应管的控制原理相同，因此，在此只介绍第一场效应管和第四场效应管的控制原理。

当CPU芯片的SPWM1输出端口输出的SPWM1正弦脉冲信号经过第一均流电路均流处理后到达第一场效应管，SPWM4输出端口输出的SPWM4正弦脉冲信号经过第二均流电路均流处理后到达第四场效应管时，第一场效应管和第四场效应管导通，第二场效应管和第三场效应管截止；第一场效应管的源极和第二场效应管的漏极的中间连接点输出正向方波信号，该正向方波信号经过滤波电路滤波处理后输出给负载；与此同时，电压采集电路采集该正向方波信号，并输出给CPU芯片，CPU芯片调节SPWM输出端口输出的正弦脉冲信号；当第一场效应管由于输出电流不稳定产生浪涌电流和尖峰电压时，第一吸收电路吸收该浪涌电流和尖峰电压；当第四场效应管由于输出电流不稳定产生浪涌电流和尖峰电压时，第二吸收电路吸收该浪涌电流和尖峰电压。

本实施例的有益效果为：通过设置四组均流电路和两组吸收电路，从两方面提高场效应管的可靠性，一方面，通过四组均流电路并联均流，实现第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管上负载电流相等，使得场效应管输出电流更稳定，防止场效应管二次击穿，提高场效应管的可靠性；另一方面，通过两组吸收电路，吸收场效应管由于输出电流不稳定产生的浪涌电流和尖峰电压，防止场效应管二次击穿，与四组均流电路相配合，进一步使场效应管输出电流更稳定，提高场效应管的可靠性；

通过设置滤波电路，滤除每个场效应管输出信号中的存在的高频谐波信号，使场效应管输出信号更稳定，提高场效应管的可靠性；

通过设置电压采集电路和电流采集电路，实现CPU芯片SPWM输出端口输出到场效应管的SPWM正弦脉冲信号始终是稳定的，使场效应管输出电流更稳定，保护场效应管不会因为过流而烧坏，提高场效应管的可靠性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种全桥逆变驱动电路，其包括CPU芯片、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管，其特征在于：还包括第一吸收电路、第二吸收电路、第一均流电路、第二均流电路、第三均流电路和第四均流电路；

所述CPU芯片的SPWM1输出端口通过第一均流电路与第一场效应管的栅极电性连接，CPU芯片的SPWM2输出端口通过第二均流电路与第二场效应管的栅极电性连接，CPU芯片的SPWM3输出端口通过第三均流电路与第三场效应管的栅极电性连接，CPU芯片的SPWM4输出端口通过第四均流电路与第四场效应管的栅极电性连接；

所述第一场效应管和第三场效应管的漏极均与高压直流电源电性连接，第一场效应管的源极分别与第二场效应管的漏极和第四场效应管的漏极电性连接，第二场效应管的源极和第四场效应管的源极均接地，第三场效应管的源极与第二场效应管的漏极电性连接，第一场效应管的源极和第二场效应管的漏极的中间连接点输出正向方波信号，第三场效应管的源极和第四场效应管的漏极的中间连接点输出反向方波信号，第一吸收电路并联在第一场效应管的漏极和第二场效应管的源极之间，第二吸收电路并联在第三场效应管的漏极和第四场效应管的源极之间。

2.如权利要求1所述的一种全桥逆变驱动电路，其特征在于：所述第一均流电路包括二极管D33、电阻R76和电阻R79；

所述CPU芯片的SPWM1输出端口分别与电阻R76的一端和二极管D33的负极电性连接，电阻R76的另一端和二极管D33的正极分别与第一场效应管的栅极电性连接，电阻R79的一端与电阻R76的另一端电性连接，电阻R79的另一端接地。

3.如权利要求1所述的一种全桥逆变驱动电路，其特征在于：所述第一吸收电路包括二极管D36、电阻R85和电容C48；

所述第一场效应管的漏极分别与二极管D36的正极和电阻R85的一端电性连接，二极管D36的负极和电阻R85的另一端分别与电容C48的一端电性连接，电容C48的另一端与第二场效应管的源极电性连接。

4.如权利要求1所述的一种全桥逆变驱动电路，其特征在于：还包括滤波电路；

所述滤波电路的输入端与第二场效应管的漏极电性连接，滤波电路的输出端与第四场效应管的漏极电性连接。

5.如权利要求4所述的一种全桥逆变驱动电路，其特征在于：所述滤波电路包括电感L1和电容C56；

所述第二场效应管的漏极通过依次串联的电感L1和电容C56与第四场效应管的漏极电性连接。

6.如权利要求1所述的一种全桥逆变驱动电路，其特征在于：还包括电压采集电路；

所述电压采集电路的输入端与第一场效应管的源极和第二场效应管的漏极的中间连接点电性连接，电压采集电路的输出端与CPU芯片的电压反馈输入端电性连接。

7.如权利要求1所述的一种全桥逆变驱动电路，其特征在于：还包括电流采集电路；

所述电流采集电路的输入端与第三场效应管的源极和第四场效应管的漏极的中间连接点电性连接，电流采集电路的输出端与CPU芯片的电流反馈输入端电性连接。

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