方波逆變器的制作方法
如圖3所示,DC/AC變換采用單相輸出,全橋逆變形式,為減小逆變電源的體積,降低成本,輸出使用工頻LC濾波。由4個IRF740構成橋式逆變電路,IRF740最高耐壓400V,電流10A,功耗125W,利用半橋驅動器IR2110提供驅動信號,其輸入波形由SG3524提供,同理可調節(jié)該 SG3524的輸出驅動波形的D50%,保證逆變的驅動方波有共同的死區(qū)時間。
IR2110是IR公司生產的大功率MOSFET和IGBT專用驅動集成電路,可以實現(xiàn)對MOSFET和IGBT的最優(yōu)驅動,同時還具有快速完整的保護功能,因而它可以提高控制系統(tǒng)的可靠性,減少電路的復雜程度。
IR2110 的內部結構和工作原理框圖如圖4所示。圖中HIN和LIN為逆變橋中同一橋臂上下兩個功率MOS的驅動脈沖信號輸入端。SD為保護信號輸入端,當該腳接高電平時,IR2110的輸出信號全被封鎖,其對應的輸出端恒為低電平;而當該腳接低電平時,IR2110的輸出信號跟隨HIN和LIN而變化,在實際電路里,該端接用戶的保護電路的輸出。HO和LO是兩路驅動信號輸出端,驅動同一橋臂的MOSFET。
IR2110的自舉電容選擇不好,容易造成芯片損壞或不能正常工作。VB和VS之間的電容為自舉電容。自舉電容電壓達到8.3V以上,才能夠正常工作,要么采用小容量電容,以提高充電電壓,要么直接在VB和VS之間提供10~20V的隔離電源,本電路采用了1μF的自舉電容。
為了減少輸出諧波,逆變器DC/AC部分一般都采用雙極性調制,即逆變橋的對管是高頻互補開通和關斷的。
4保護電路設計及調試過程中的一些問題
保護電路分為欠壓保護和過流保護。
欠壓保護電路如圖5所示,它監(jiān)測蓄電池的電壓狀況,如果蓄電池電壓低于預設的10.8V,保護電路開始工作,使控制器SG3524的腳10關斷端輸出高電平,停止驅動信號輸出。
圖5中運算放大器的正向輸入端的電壓由R1和R3分壓得到,而反向輸入端的電壓由穩(wěn)壓管箝位在+7.5V,當蓄電池的電壓下降超過預定值后,運算放大器開始工作,輸出跳轉為負,LED燈亮,同時三級管V截止,向SG3524的SD端輸出高電平,封鎖IR2110的輸出驅動信號。
過流保護電路如圖6所示,它監(jiān)測輸出電流狀況,預設為1.5A。方波逆變器的輸出電流經過采樣進入運算放大器的反向輸入端,當輸出電流大于1.5A后,運算放大器的輸出端跳轉為負,經過CD4011組成的R-S觸發(fā)器后,使三級管V1基級的信號為低電平,三級管截止,向IR2011的SD1端輸出高電平,達到保護的目的。
調試過程遇到的一個較為重要的問題是關于IR2110的自舉電容的選擇。IR2110的上管驅動是采用外部自舉電容上電,這就使得驅動電源的路數(shù)大大減少,但同時也對VB和VC之間的自舉電容的選擇也有一定的要求。經過試驗后,最終采用1μF的電解電容,可以有效地滿足自舉電壓的要求。
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