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1、一 推挽逆变器的原理分析 主电路如图 1 所示：QI, Q2理想的栅极(UG1,UG2)漏极(UD1,UD2)波形如图2所示： 实际输出的漏极波形：从实际波形中可以看出，漏极波形和理想波形存 在不同：在Q1,Q2两管同时截止的死区处都长了 一个长长的尖峰，这个尖峰对逆变器/UPS性能的 影响和开关管 Q1,Q2 的威胁是不言而喻的,这里 就不多说了。二、Q1,Q2两管漏极产生尖峰的成因分析从图1中可以看出，主电路功率元件是开关管Q1,Q2和变压器Tl。Q1,Q2的漏极引脚到TI 初级两边走线存在分布电感，T1初 级存在漏感，当然 T1 存在漏感是主 要的。考虑到漏感这个因素我们画出 推挽电路主
2、电路等效的原理图如图 4 所示： 从图4中可以看出L1,L2就等效于变 压器初级两边的漏感，我们来分析一 下Q1导通时的情形:当Q1的栅极加 上足够的驱动电压后饱和导通，电池 电压加到漏感L1和变压器T1初级上 半部分，当然绝大部分是加到T1初 级上半部分，因为L1比T1初级上半部分电感小得多。此时Q2是截止的，主电路电流方向 为从电池正极到T1初级上半部分到L1到Q1的DS再回到电池的负极;L1上电压的极性为左 负右正，T1初级上半部分电压的极性为上负下正，如图5所示：当 Q1 栅极信号由高电平变为低电平时，此时 Q2也还截止，即死区处Q1,Q2都不导通，T1 初级上半部分由于和次级耦合的原
3、因，能量 仅在Q1导通时向次级传递能量，到Q1截止 时T1 初级上半部分上端的电位已恢复到电池电压，而 L1 可以看做是是一个独立的电感，它储存的能量耦 合不到变压器T1的次级。但是，随着Q1由导通 转向截止， L1 上的电流迅速减小，大家知道电感两端的电流是不能突变的，根据自感的原理 L1 必然要产生很高的反向感生电动势来阻碍它电流的减小，所以此时电感电压的极性和图5相反，T1初级上半部分的电压为0两端点的电压都等于电池电压，此时Q1漏极的电压就等于L1两端的电压和电池电压之和，这就是Q1,Q2两管漏极产生尖峰的原因，如图6所示。三Q1,Q2两管漏极产生尖峰的消除上面我们已经分析了 Q1,Q
4、2两管漏极产生尖峰的原因，下面我们就来想办法消除这个尖峰 了。我想到的办法就是Q1,Q2的漏极到电池的正极加一个开关，当然这个开关也由MOS管 来充当，当然其它功率管也行。这个开关只在Q1,Q2都截止时才导通，用电路实现如图7所示：由图7可以看出，加入D1,D2可以防止Q3,Q4 寄生二极管的导通，这样，Q1,Q2漏极的尖峰 就可以限制在D1,D2和Q3,Q4的压降之和了， 而这个压降是很小的，漏感的尖峰的能量也释 放回电池和C1 了。Q1,Q2,Q3,Q4的驱动时序如图8所示：四 这个电路和全桥逆变电路的比较：看到这里，大家也许会说，这个电路和全桥电路不是一样吗？你的电路还多了两个二极管。不
5、错，这个电路和那种两桥臂上下管都互补的全桥电路来说还是有些相似，最大的不同就 是我这个电路主电路还是推挽，它的导通压降还是一个MOS管的导通压降，而全桥电路是 两个 MOS 管的导通压降！对于采用低电压大电流电池供电的应用场合，这个电路的损耗更 小，效率更高，因为漏感的储能比较小，Q3,Q4选型时可以比Q1,Q2电流小得多，因而节 约了成本。实际上Q3,Q4可以只用一个的，如图10所示：总结：本文从原理出发分析了在推挽逆变器中两开关管漏极产生尖峰的原因，提出了改进 方法，并在实际应用中得到验证是可行的，相比于传统推挽逆变器，极大地提升了了性能 提高了效率和稳定性。谈一下我的意见：1,主贴的图6
6、,我不赞同。你在图7与图8之间的文字说明“由图7可以看出， 加入D1,D2可以防止Q3,Q4寄生二极管的导通，这样，Q1,Q2漏极的尖峰就可以限 制在D1,D2和Q3,Q4的压降之和了，而这个压降是很小的，漏感的尖峰的能量也释 放回电池和C1 了。”我认为：在死区期间，不只是漏感要辞放能量，变压器本身的励磁电感也要辞放能 量，在没有Q3这一通路的情况下，变压器初级的上半部份两个线头不可能等电位。 励磁能量将由另一半绕组通过下管的体二极管向电源放电去磁，放电电流见我这张而上半组绕组产生一倍的电压加在上管的漏极，再串入漏感上的电压，在Q1上形而在加入Q3这一通路后，死区期间Q3导通，将变压器初级的
7、去磁电压钳位到D1 的导通电压上，变压器初级通过DI、Q3以等于变压器励磁电流的放电电流维持磁 场通量存在。到这里，我认为漏感能量不是送回电源端，而是与励磁能量一起，由DI （D2）、Q3 提供一个“零阻抗”放电通路（电流路径见图中的兰线），一直以磁场能量的形式 保持而不被消耗掉，直到下半周下管导通时被再次利用。 （在这里用“一直”作为 时间量是比较夸张了，不过由于VB远大于Vd,因此去磁时间也远大于ton,也还 说得过去）正激式变压器自身的励磁电感是不储存能量的，既然不储存就无所谓释放。最 简单的办法就是画一个理想的初级上半部分绕组两端的波形如下图：当然这个是理想的，可以看到死区处电感两端电位为0，这因为有漏感的存在 死区处变得不为0 了，可能达到很高的尖峰。采用本电路后这个尖峰被钳位在 二极管压降加上钳位管压降，如下图：
