為什么H橋中的載波頻率比開關頻率高

在H橋電路中，載波頻率和開關頻率是兩個重要的參數，它們對電路的性能有著顯著的影響。載波頻率通常比開關頻率高，這種設計選擇背后有多個原因，包括減少電磁干擾、改善電機控制、提高效率以及保護功率器件等。

1. 電磁干擾（EMI）的減少

電磁干擾是電力電子設備設計中需要重點考慮的問題之一。H橋電路中，當功率開關器件（如晶體管、MOSFET等）頻繁開關時，會產生快速變化的電流和電壓，從而產生電磁干擾。載波頻率比開關頻率高可以使得電流波形更加平滑，減少高次諧波的產生，從而降低EMI。

2. 電機控制的改善

在電機控制中，電流波形的質量對電機的運行性能至關重要。使用高于開關頻率的載波頻率，可以通過PWM（脈寬調制）技術生成更平滑的電流波形，減少電機的扭矩脈動，改善電機的運行平穩性。

3. 效率的提高

H橋電路中的功率器件在開關過程中會有切換損耗，這種損耗與開關頻率成正比。使用高于開關頻率的載波頻率，可以通過增加PWM的占空比分辨率來減少開關次數，從而降低總的切換損耗，提高整個系統的效率。

4. 功率器件的保護

頻繁的開關動作會導致功率器件承受較大的電壓和電流應力，從而加速器件的老化和損壞。通過使用高于開關頻率的載波頻率，可以減少單個器件的開關次數，分散器件的熱應力，延長器件的使用壽命。

5. 噪聲抑制

在一些應用中，如音頻放大器，H橋電路需要驅動揚聲器。揚聲器對噪聲非常敏感，任何高頻噪聲都可能被放大并聽到。使用高于開關頻率的載波頻率，可以將噪聲移到更高的頻率范圍，這些頻率不易被揚聲器捕捉，從而減少可聽到的噪聲。

6. 死區時間的處理

在H橋電路中，為了避免同一相的上下兩個開關器件同時導通造成短路，通常需要引入死區時間。死區時間的存在限制了開關頻率的提高。通過提高載波頻率，可以在不犧牲安全性的前提下，實現更高的PWM頻率，從而提高控制精度。

7. 兼容性和靈活性

使用高于開關頻率的載波頻率，可以提供更多的PWM策略選擇，以適應不同的應用需求。例如，在一些需要快速響應的應用中，可以選擇較窄的PWM脈沖，以實現更快的動態響應。

結論

H橋電路中載波頻率比開關頻率高的設計選擇，是基于減少電磁干擾、改善電機控制、提高效率、保護功率器件、噪聲抑制、死區時間處理以及提高系統兼容性和靈活性等多方面的考慮。在設計H橋電路時，需要根據具體的應用需求和系統特性，合理選擇載波頻率和開關頻率，以實現最優的系統性能。通過深入理解載波頻率和開關頻率對H橋電路性能的影響，可以更好地優化系統設計，提高系統的整體性能和可靠性。