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國(guó)內(nèi)逆變器技術(shù)發(fā)展之路

Tag：逆變器  
    內(nèi)容摘要：目前的逆變器如果直觀其電路結(jié)構(gòu)，無(wú)一例外地采用開關(guān)電源專用雙端驅(qū)動(dòng)IC組成它激式逆變電路。此類驅(qū)動(dòng)集成電路都具有幾乎相同的功能方框圖，只是具體組成有差別。 

    從上世紀(jì)90年代初到目前為止，風(fēng)行于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的家用逆變電源，經(jīng)歷了多次改變。最初的逆變電源為自激推挽飽和式變換器，兩只推挽開關(guān)管靠變壓器的磁飽和，或開關(guān)管的相對(duì)飽和進(jìn)行換向。此類原始的飽和式變換器電路，效率低，損耗大，且因開關(guān)管的截止時(shí)間延遲，產(chǎn)生兩管共態(tài)導(dǎo)通幾乎是必然的，因而可靠性極差。其后，某些小生產(chǎn)廠又生產(chǎn)采用分立件組裝，由多諧振蕩器驅(qū)動(dòng)的它激式逆變電源。它激式變換器開關(guān)管靠驅(qū)動(dòng)脈沖控制換向，“飽和”形成的損耗有所降低，但共態(tài)導(dǎo)通現(xiàn)象仍未得到有效抑制，擊穿開關(guān)管仍難以避免。上述兩類逆變電源均利用DC/AC變換器的基本電路，產(chǎn)生波形接近矩形波的交變電壓輸出。 

    目前的逆變器如果直觀其電路結(jié)構(gòu)，無(wú)一例外地采用開關(guān)電源專用雙端驅(qū)動(dòng)IC組成它激式逆變電路。此類驅(qū)動(dòng)集成電路都具有幾乎相同的功能方框圖，只是具體組成有差別。由于設(shè)計(jì)用于大功率開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)器，IC內(nèi)部除設(shè)有兩路時(shí)序不同的驅(qū)動(dòng)輸出外，還有死區(qū)時(shí)間設(shè)定電路，PWM穩(wěn)壓電路和開關(guān)電流控制電路，由其組成逆變電源，不僅效率、可靠性大為提高，功能也更為完善。 

    大功率變換器（包括逆變器）的電路結(jié)構(gòu)無(wú)一例外采用推挽、半橋或橋式開關(guān)電路。用于中、小功率DC/AC逆變DC供電為蓄電池，顯然，采用串聯(lián)供電的半橋式或橋式電路是不適宜的。一般采用飽和壓降較小的鍺大功率管作推挽開關(guān)(例如常見UPS電源中的MJ11033)，在12V~24V供電下求得較高的效率。如果說(shuō)自激式變換器屬第一代產(chǎn)品，那么，第二代產(chǎn)品應(yīng)屬它激驅(qū)動(dòng)‘的雙極型開關(guān)管變換器（原有UPS大多為這種電路）。第二代產(chǎn)品效率、可靠性遠(yuǎn)高過(guò)第一代產(chǎn)品，但也存在著固有的弱點(diǎn)。為了將12V直流變成220V交變電壓，且同時(shí)得到一定的輸出功率，首先開關(guān)管的電流必須足夠大。例如Aixcom生產(chǎn)的變換器，輸出功率為200W時(shí)，要求開關(guān)管BVceo為40V．lcm≥40A。如按第二代產(chǎn)品的方式采用雙極型開關(guān)管時(shí)，由于大功率管HFE極少超過(guò)20，要求其基極驅(qū)動(dòng)電流必須在2A以上，以致驅(qū)動(dòng)IC的輸出需經(jīng)過(guò)至少三級(jí)放大，才能滿足需要（例如UPS600中，由中功率管8050、大功率管TIP41C作驅(qū)動(dòng)放大器，驅(qū)動(dòng)4只MJ4502)，顯然使電路復(fù)雜化，調(diào)試也極困難。 

    在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了第三代交換器，而此類產(chǎn)品正以極快的速度普及于變換器、開關(guān)電源中。Aixcom公司開發(fā)的汽車逆變器，可認(rèn)為是此類產(chǎn)品的典型應(yīng)用。第三代開關(guān)變換器基于MOSFET管的電壓控制特性進(jìn)行工作，理論上說(shuō)這種加強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管無(wú)需驅(qū)動(dòng)功率，因此不存在驅(qū)動(dòng)電流的多次放大，驅(qū)動(dòng)IC只要使MOS絕緣柵充電過(guò)程中輸出一定的脈沖幅度，即可使開關(guān)管導(dǎo)通，然而其柵極并不消耗功率。開關(guān)管導(dǎo)通后，絕緣柵形成的電容又在脈沖下降為低電平時(shí)通過(guò)驅(qū)動(dòng)IC放大形成灌電流。如此一來(lái)，不僅變換器的電路極為簡(jiǎn)單，而且MOSFET管有電流自動(dòng)分配功能，可以并聯(lián)運(yùn)用而無(wú)需加入均流電阻。

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