大功率逆變器電路設計過程詳解

　　筆者曾用過300W逆變器，利用12V/60AH蓄電池向上述家用電器供電，一次充滿電后，可使用近5小時。標稱功率300W的逆變電源，用于家庭電風扇、電視機，以及日常照明等是不成問題的。不過，即使蓄電池電壓充足，啟動180立升的電冰箱仍有困難，因啟動瞬間輸出電壓下降為不足180V而失敗。電冰箱壓縮機標稱功率多為100W左右，實際啟動瞬間電流可達2A以上，若欲使啟動瞬間降壓不十分明顯，必須將輸出功率提高至600VA。如在增大輸出功率的同時，采用PWM穩壓系統，可使啟動瞬間降壓幅度明顯減小。無論電風扇還是電冰箱，應用逆變電源供電時，均應在逆變器輸出端增設圖1中的LC濾波器，以改善波形，避免脈沖上升沿尖峰擊穿電機繞組。

　　采用雙極型開關管的逆變器，基極驅動電流基本上為開關電流的1/β，因此大電流開關電路必須采用多級放大，不僅使電路復雜化，可靠性也變差?而且隨著輸出功率的增大，開關管驅動電流需大于集電極電流的1/β，致使普通驅動IC無法直接驅動。雖說采用多級放大可以達到目的，但是波形失真卻明顯增大，從而導致開關管的導通/截止損耗也增大。目前解決大功率逆變電源及UPS的驅動方案，大多采用MOS FET管作開關器件。

　　1、MOSFET管的應用

　　近年來，金屬氧化物絕緣柵場效應管的制造工藝飛速發展，使之漏源極耐壓(VDS)達kV以上，漏源極電流(IDS)達50A已不足為奇，因而被廣泛用于高頻功率放大和開關電路中。

　　除此而外，還有雙極性三極管與MOS FET管的混合產品，即所謂IGBT絕緣柵雙極晶體管。顧名思義，它屬MOS FET管作為前級、雙極性三極管作為輸出的組合器件。因此，IGBT既有絕緣柵場效應管的電壓驅動特性，又有雙極性三極管飽合壓降小和耐壓高的輸出特性，其關斷時間達到0.4μs以下，VCEO達到1.8kV，ICM達到100A的水平，目前常用于電機變頻調速、大功率逆變器和開關電源等電路中。

　　一般中功率開關電源逆變器常用MOS FET管的并聯推挽電路。MOS FET管漏-源極間導通電阻，具有電阻的均流特性，并聯應用時不必外加均流電阻，漏源極直接并聯應用即可。而柵源極并聯應用，則每只MOS FET管必須采用單獨的柵極隔離電阻，避免各開關管柵極電容并聯形成總電容增大，導致充電電流增大，使驅動電壓的建立過程被延緩，開關管導通損耗增大。

　　2、MOSFET的驅動

　　近年來，隨著MOS FET生產工藝的改進，各種開關電源、變換器都廣泛采用MOS FET管作為高頻高壓開關電路，但是，專用于驅動MOS FET管的集成電路國內極少見。驅動MOS FET管的要求是，低輸出阻抗，內設灌電流驅動電路。所以，普通用于雙極型開關管的驅動IC不能直接用于驅動場效應管。

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