开环推挽逆变器软开关如何实现

关键字：开环推挽逆变器

 

电池供电的逆变器

,为了减少回路中串联的功率管数量,多采用推挽电路,其中的 MOSFET 多

工作在硬开关状态

,硬开关状态有以下弊端: 

1、功率管开关损耗大,如图 1 所示.MOSFET 关断时,D 极电压上升,沟道电流下降,存在着 VI
同时不为零的时间

,由此带来了开关损耗,并且这个损耗随着工作频率的提高而加大,限制了

更高频率的采用

.

2、为了避免两管同时导通,设置了较大的死区时间,也因此而带来了占空比的损失,其产生的
后果是

,功率管利用率降低,需要更大电流的功率管,电源脉动电流增大,引起滤波电解过热.曾

见过有厂家用

CD4047 做驱动,没有死区时间,电解是不怎么热了,但功率管更热.

3、密勒效应.在 MOSFET 关断时,D 极电压快速上升,DV/DT 很大,D 极电压通过反馈电容向输
入电容充电

,有可能引起 MOSFET 再次开通,这在 PCB 和变压器设计不合理的逆变器中更加

严重

.

4、EMI 问题.
所有以上这些问题

,降低了电源的效率,较大的电压和电流应力降低了可靠性,由于工作频率

难以提高

,功耗大也降低了功率密度,使得产品的体积重量加大.采用软开关技术,可以基本消

除以上不利因互素的影响

.

实现软开关的方法

,常见的有谐振法和移相法.现代电子技术日新月异,多种新技术大量采用,

较高档的电源采用

DSP 芯片随时跟踪 MOSFET 的工作状态,调整驱动参数,确保其工作在软

开关状态

.

在很多逆变器中

,前级 DC-DC 部分不需要调压,调压的任务交给后级 SPWM 部分,更有一些

电源

,根本不需要对电压进行调整.这些电源或逆变器前级 DC-DC 工作在开环状态,这为我们

用简易方法实现软开关创造了条件

.下面将分以常用 PWM 芯片 SG3525A 和 TL494 和大家

探讨开环状态下简易软开关的实现方法。
要用普通

PWM 芯片实现简易的软开关,有几个先决条件:

1、功率管以 1 对为佳,大功率应用时用大电流的管子,两对可以尝试,多对就不要指望了.
2、变压器两边绕组要完全对称,PCB 设计时两管源级和漏极线路等长,源极到滤波电解尽可
能短

,驱动电路地线单独连接到电解电容.

3、MOSFET 栅极驱动电路的选择.MOS 管的输入电容都很大,以常用的 IRF3205 来说,Ciss 为
3247PF,要对此电容快速充放电,没有优良的驱动电路是无法做到的.很多大师做的电源类产
品

,MOSFET 栅极电压上升和下降时间为几百纳秒甚至 1.2 微秒,这样大的开通/关断时间在

高频应用时效率都很低

,更不要说软开关了,总之,没有高的开通/关断速度,软开关就无法实现.

常见电路有

PWM 芯片直推 MOSFET,在驱动电流大时用 NPN/PNP 管射极跟随器做成图腾

柱式电流放大电路

,如图 2 所示:

然而

,这个电路有着固有的缺陷,速度慢,驱动能力不足,放电管有剩余电压,无法在高效率电源

中采用

.在这里向大家推荐一个用 NMOS/PMOS 反向器构成的图腾柱驱动电路,如图 3 所示: