令人期待的大赛又开始了,我这个菜鸟也来凑下热闹。以往大赛各位大师的作品让人膜拜不已,自己学到了不少的东西。
这次准备做一个离网正弦波逆变器,SPWM芯片用EG8010,电路相对简单,对于业余水平比较容易做成功。
输入电压:60V
变压器:单个双磁芯EE55
目标功率:3000W
常规结构:前级推挽,后级H桥,单极姓调制交替驱动。
相关芯片:SG3525 EG8010
以往也做过逆变器,感觉还不是很满意,借着这次机会重新做一个,准备采用左右对称布局,变压器在中间,左右各一块散热器,推挽的管子左右各装一半,H桥的管子也是左右各装一个桥臂。由于EG8010采用单极性调制方式,高频臂频率高,开关损耗相对大,会造成两块散热器发热不均,决定采用单极姓交替方式来实现均热。不考虑采用双极性调制,虽然发热均匀,但各管都工作在高频下,总的开关损耗比单极性大,影响整机效率。
下面研究下怎么实现单极姓交替调制。 拜读过老寿先生的“【用EG8010驱动大功率IGBT模块的驱动板】一帖,深受启发,非常佩服老寿先生的精湛技术!老寿先生是为了获得更大的死区时间,用RC延时+逻辑门方式另建死区,经一系列逻辑门最后实现单极性SPWM交替输出,达到两桥臂发热一致的目的。
本次不需要改变死区时间,保留EG8010内建死区时间,因此电路相对简单,只需要在EG8010后加一片逻辑门芯片,就可以实现交替驱动。其实原理很简单,以下作简单分析,有错误的地方,敬请大师指点!
先看下图,对比下单极性和单极姓交替波形时序图的区别,常规的H桥:
EG8010单极性波形
单极性工作过程,在正弦波的正半周(正负只是相对而言)内(即10ms),左上管Q1进行SPWM波开关动作,右下管Q4则一直导通,两者共同构成通路,向负载输送电流,此时左下管Q2进行着与左上管Q1反相的开关动作,作用只是给滤波LC提供续流放电回路,并不参与向负载输送电流。右上管Q3则一直关闭。在负半周期内,上下管的动作则相反。变为左下管Q2进行SPWM波开关动作,与右上管Q3构成主通道。此时左上管Q1作用是提供续流,右下管Q4则一直关闭。就这样一直循环轮流工作。左桥臂的两管始终进行高频开关动作,右桥臂的两管始终进行低频开关动作,因此左桥臂天关损耗肯定大于右桥臂。
单极姓交替波形:
上图是每半个周期(10ms)交替一次的单极性波形时序图。通过对比发现,交替方式在正弦波的正半周内,各管的开关动作和单极性是一样的,不同的是负半周的动作:右上管Q3进行SPWM波开关动作,与一直导通的左下管Q2构成主功率通道,此时右下管Q4提供续流,左上管Q1则一直关闭。一直循环交替工作,实际就是在另半个周期内,Q1和Q4, Q2和Q3对换了位置。这种方式两个桥臂的工作状态相同,发热情况则相同。
但严格来说,这种每半周交替一次的方式,只是两个桥臂发热情况相同,并非是每个管的发热相同,因为上管比下管压力大,SPWM波主功率开关动作都是由上管完成的,此时下管要么只是提供续流回路,要么一直导通。开关损耗低于上管。但总体比单极性好!
其实这种交替方式,可以简单理解为用一个四刀双掷的开关进行切换。如图:
因此用一块逻辑门就可以实现切换,74HC157,四路2选1数据选择器,迟点贴上仿真文件。