大功率逆变器电路设计过程详解

关键字：大功率

 逆变器 电路设计 

　　笔者曾用过

300W 逆变器，利用 12V/60AH 蓄电池向上述家用电器供电，一次充满电

后，可使用近

5 小时。标称功率 300W 的逆变电源，用于家庭电风扇、电视机，以及日常照

明等是不成问题的。不过，即使蓄电池电压充足，启动

180 立升的电冰箱仍有困难，因启动

瞬间输出电压下降为不足

180V 而失败。电冰箱压缩机标称功率多为 100W 左右，实际启动

瞬间电流可达

2A 以上，若欲使启动瞬间降压不十分明显，必须将输出功率提高至 600VA。

如在增大输出功率的同时，采用

PWM 稳压系统，可使启动瞬间降压幅度明显减小。无论电

风扇还是电冰箱，应用逆变电源供电时，均应在逆变器输出端增设图

1 中的 LC 滤波器，

以改善波形，避免脉冲上升沿尖峰击穿电机绕组。
　　采用双极型开关管的逆变器，基极驱动电流基本上为开关电流的

1/β，因此大电流开关

电路必须采用多级放大，不仅使电路复杂化，可靠性也变差

?而且随着输出功率的增大，开

关管驱动电流需大于集电极电流的

1/β，致使普通驱动 IC 无法直接驱动。虽说采用多级放大

可以达到目的，但是波形失真却明显增大，从而导致开关管的导通

/截止损耗也增大。目前

解决大功率逆变电源及

UPS 的驱动方案，大多采用 MOS FET 管作开关器件。

　　

1、MOSFET 管的应用

　　近年来，金属氧化物绝缘栅场效应管的制造工艺飞速发展，使之漏源极耐压

(VDS)达

kV 以上，漏源极电流(IDS)达 50A 已不足为奇，因而被广泛用于高频功率放大和开关电路
中。
　　除此而外，还有双极性三极管与

MOS FET 管的混合产品，即所谓 IGBT 绝缘栅双极晶

体管。顾名思义，它属

MOS FET 管作为前级、双极性三极管作为输出的组合器件。因此 ，

IGBT 既有绝缘栅场效应管的电压驱动特性，又有双极性三极管饱合压降小和耐压高的输出
特性，其关断时间达到

0.4μs 以下，VCEO 达到 1.8kV，ICM 达到 100A 的水平，目前常用

于电机变频调速、大功率逆变器和开关电源等电路中。
　　一般中功率开关电源逆变器常用

MOS FET 管的并联推挽电路。MOS FET 管漏-源极间

导通电阻，具有电阻的均流特性，并联应用时不必外加均流电阻，漏源极直接并联应用即
可。而栅源极并联应用，则每只

MOS FET 管必须采用单独的栅极隔离电阻，避免各开关管

栅极电容并联形成总电容增大，导致充电电流增大，使驱动电压的建立过程被延缓，开关
管导通损耗增大。
　　

2、MOSFET 的驱动

　　近年来，随着

MOS FET 生产工艺的改进，各种开关电源、变换器都广泛采用 MOS FET

管作为高频高压开关电路，但是，专用于驱动

MOS FET 管的集成电路国内极少见。驱动

MOS FET 管的要求是，低输出阻抗，内设灌电流驱动电路。所以，普通用于双极型开关管
的驱动

IC 不能直接用于驱动场效应管。