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全桥逆变电路

技术领域

本实用新型涉及逆变电路技术领域，具体涉及一种全桥逆变电路。

背景技术

在中小功率应用中，全桥逆变电路因其结构简单、功率器件少、对功率管的电压应力小等优点而得到广泛应用。 全桥逆变电路用于将直流输入逆变为交流输出。 四个开关管是全桥逆变电路的核心元件。 通过控制四个开关管两匝导通实现电压反转。 在传统的全桥逆变电路中，开关管通常采用硬开关方式，开关管的开关损耗较大。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型提出了一种全桥逆变电路，以解决传统全桥逆变器采用硬开关方式造成的开关损耗大的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种全桥逆变电路，包括由MOS管S1-S4组成的逆变器，MOS管S1和MOS管S2构成第一桥臂，MOS管S3和MOS管S4构成第二桥臂，全桥逆变电路还包括电感L1、电阻R1和电容C1-C5；

第一桥臂的中点依次通过串联的电阻R1、电感L1、电容C5连接到第二桥臂的中点。 电容C1与MOS管S1并联，电容C2与MOS管S2并联，电容C3与MOS管S3并联。 并联地，电容器C4与MOS晶体管S4并联连接。

可选的，全桥逆变电路还包括SG3524芯片、电位器R5、电位器R6和光耦隔离器；

SG3524芯片的6号脚接电位器R5的中端，电位器R5的一端接地，电位器R5的另一端悬空，接SG3524芯片的2号脚到电位器R6的中端，第9脚通过电位器R6接地，SG3524芯片的第9脚通过光耦分别接到MOS管S1和MOS管S4的栅极隔离器，SG3524芯片的14号脚分别通过光耦隔离器连接到MOS管S2，MOS管S3的栅极。

可选的，全桥逆变电路还包括ACS712芯片、比较器、电阻R7和JK触发器；

ACS712芯片的IP+引脚连接到第一个桥臂的中点，IP-引脚连接到第二个桥臂的中点，VIOUT引脚连接到比较器的反相输入端，非-比较器的反相输入端接参考电压，比较器的输出端通过电阻R7连接到JK触发器的CLK端，电阻R7的公共端与JK触发器的CLK端-flop接电源VCC，JK触发器的J端和R端分别接电源VCC。

可选的，比较器的型号为LM339。

可选的，全桥逆变电路还包括电容C6，电容C6连接在电阻R7-JK触发器CLK端的公共端与电源VCC之间。

可选的，全桥逆变电路还包括串联在电源VCC与JK触发器的R端之间的电阻R8。

可选的，全桥逆变电路还包括电容C7，电阻R8与JK触发器R端的公共端通过电容C7接地。

与现有技术相比，本实用新型的全桥逆变电路具有以下有益效果：

(1)本实用新型的全桥逆变电路在传统逆变电路的基础上，通过在逆变的每个MOS管上并联一个谐振电容，并连接一个LCR谐振电路，通过电路的谐振实现开关。串联在输出端。 管子的零电压开通和近零电压关断大大降低了逆变器的开关损耗；

(2)本实用新型采用SG3524芯片、5个电阻和1个电容组成的驱动电路，结构简单，频率和占空比可调，输出稳定；

(3)本实用新型采用传感器ACS712芯片检测流经逆变器的电流信号。 ACS712芯片的输出信号进入比较器LM339判断是否存在过流，并将比较结果输出给JK触发器。 过流后的过流信号被锁定并输出到驱动信号发生芯片SG3524N的故障输入端10，从而关断驱动信号，避免过流烧毁开关管。

图纸说明

为了更加清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中需要用到的附图进行简要介绍。 显然，以下描述中的附图仅为本实用新型的部分实施例，本领域的技术人员在没有作出创造性劳动的情况下，基于这些附图还可以获得其他附图。

图1为本实用新型的逆变器部分的电路图；

图2为本实用新型的驱动电路的电路图；

如图。 图3为本发明的过电流保护电路的电路图。

详细方法

下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。 显然，所描述的实施例只是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。 基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例的全桥逆变电路包括由MOS管S1-S4组成的逆变器，MOS管S1和MOS管S2构成第一桥臂，MOS管S3和MOS管S4构成第二桥臂桥臂。 第二桥臂还包括电感L1、电阻R1和电容C1-C5。 第一桥臂的中点依次通过串联的电阻R1、电感L1、电容C5连接到第二桥臂的中点。 电容C1与MOS管S1并联，电容C2与MOS管S2并联，电容C3与MOS管S3并联。 并联地，电容器C4与MOS晶体管S4并联连接。

其中什么是全桥逆变电路，MOS管S1-S4构成传统反相器，MOS管S1和S4同步动作，MOS管S2和S3同步动作。 图1中，二极管D1~D4为MOS管S1~S4的体二极管，电容器C1~C4为同容值的并联谐振电容器，电感L1、电阻R1、电容器C5为负载，电感L1、电阻R1、电容C5组成LCR串联谐振电路，电容C1-C4与上述LCR串联谐振电路组成CLCR谐振电路。 CLCR 谐振回路有两个谐振频率，

L为电感L1的电感值，C为电容C5的容值，C0为并联谐振电容，f1为LCR串联谐振电路的谐振频率，f2为CLCR谐振电路的谐振频率。 本实施例电路的工作频率在[f1，f2]区间。

本实施例的全桥逆变电路的工作过程如下：第一阶段开始时，MOS管S1和S4的驱动信号导通，MOS管S2和S3的驱动信号导通。被关闭。 此时，MOS管S2和S3的电流转移到电容C2和C3，电容C2和C3上的电压呈低上升斜率的正弦曲线上升，因此MOS管的关断损耗S2 和 S3 很小。 该阶段的负载电流小于零，电流流过二极管D1和二极管D4。 第二阶段，二极管D1和二极管D4上的电流换流到MOS管S1和S4，电流开始谐振上升，MOS管S1和S4实现零压导通。 第三阶段，负载谐振电压达到最大值，负载电流过零时开始换流。 此时，电容C2、C3上的电流过零开始换流。 第四阶段，负载上的谐振电压为零，MOS管S2、S3的驱动信号导通，MOS管S1、S4的驱动信号截止。 此时，MOS管S1和S4上的电流转换到电容C1和电容C4上面，MOS管S1和S4的漏极和源极两端的电压开始以正弦形式上升，上升斜率低，所以MOS管S1和S4的关断损耗小。 在这个阶段，负载电流仍然大于零，电流流过二极管D2和D3。 第五阶段，当负载电流过零时，二极管D2、D3上的电流换流到MOS管S2、S3，电流开始谐振上升，MOS管S2、S3实现零压导通。 在第六阶段开始时，负载谐振电压达到最大值。 此时电容C1和电容C4上的电流为零，电容C1和电容C4上的电流开始向二极管D1和二极管D4换流。 第六阶段结束时，负载两端的电压谐振到零。

这样什么是全桥逆变电路，本实施例在传统逆变器的基础上，实现了零电压开通和近似零电压关断，大大降低了逆变器的开关损耗。

如图所示如图2所示，本实施例的全桥逆变电路还包括SG3524芯片、电位器R5、电位器R6和光耦隔离器。 SG3524芯片的6号脚接电位器R5的中端，电位器R5的一端接地，电位器R5的另一端悬空，接SG3524芯片的2号脚到电位器R6的中端，第9脚通过电位器R6接地，SG3524芯片的第9脚通过光耦分别接到MOS管S1和MOS管S4的栅极隔离器，SG3524芯片的14号脚分别通过光耦隔离器连接到MOS管S2，MOS管S3的栅极。 其中，SG3524芯片、电位器R5、电位器R6和光耦隔离器构成本实施例逆变开关管的驱动电路，光耦隔离器的电路结构参考传统电路。

开关管一般可以采用IR2111、EXB841等专用驱动芯片加辅助电路驱动，但这类驱动的输出功率和输出正负电压受芯片限制，不能灵活设计，而且驱动芯片成本高，辅助电路也比较复杂。 本实施例的驱动电路结构简单，仅由一颗SG3524芯片、5个电阻和1个电容组成，频率和占空比可调，输出稳定。 SG3524是一款双端输出脉宽调制芯片，工作频率可达300电位器R5kHz，接在芯片6脚的电位器R6可以调节频率值，接在2脚的电位器R5可以调节占空比. VCC的值通常设置为5Ω电位器R5V，通过改变VCC的值可以改变输出信号的电压值。 改变图 2 中电阻 R2 的值可以改变输出电流和功率。 SG3524芯片的10脚为故障输入端。 当该脚电压大于0.76左右电位器R5V时，输出信号关闭，可用于过压过流保护控制。

如图所示如图3所示，本实施例的全桥逆变电路还包括ACS712芯片、比较器、电阻R7-R8、电容C6-C7和JK触发器。 ACS712芯片的IP+引脚连接到第一个桥臂的中点，IP-引脚连接到第二个桥臂的中点，VIOUT引脚连接到比较器的反相输入端，非-比较器的反相输入端接参考电压，比较器的输出端通过电阻R7连接到JK触发器的CLK端，电阻R7的公共端与JK触发器的CLK端-flop通过电容C6接电源VCC，JK触发器的J端直接接电源VCC，JK触发器的R端接电源VCC通过电阻R8，电阻R8与JK触发器R端的公共端通过电容C7接地。 其中，首选比较器的型号为LM339。

由于开关管所能承受的短路时间取决于其饱和压降和短路电流的大小，一般很小，所以当发生短路过电流时，必须采取有效的保护措施。 而在采用MOS管作为开关器件的逆变电路中，电路中一般都有电抗元件，MOS管的开关速度电位器R5比较高。 当MOS管关断，与其并联的反向恢复二极管反向恢复时，电感储能释放，产生较大的浪涌电压，可能对器件造成损坏。 在本实施例中，通过传感器ACS712芯片检测流经逆变器的电流信号，ACS712芯片的输出信号进入比较器LM339判断是否过流，并将比较结果输出给JK翻转器。翻牌。 JK触发器判断过流后锁定过流信号，输出到驱动信号发生芯片SG3524N的故障输入端的10脚，从而关闭驱动信号。 JK触发器采用下降沿有效的74LS112。 当没有过流时，传感器输出2.5V的中点电压，比较器LM339的输出为高电平。 当发生过流时，比较器LM339输出低电平，电容C6充电，在CLK时钟端产生下降沿，使JK触发器有效。 由于此时J=1，K=0，输出置1，即Q=1，从而关闭输出信号，同时JK触发器进入保持状态保持驱动关闭。 驱动器因过流关断后，只有重新启动后才能再次输出，以保证电源在过流后停止输出。 其中JK触发器清零端的R端起电路输出初始化的作用，电容C7接在R端，不能改变电容两端的电压使R开启时为低电平并有效清零，从而保证JK触发器的初始输出为低电平，使驱动输出正常，防止误关闭驱动信号。 连接到CLK端的电容C6的作用是保证JK触发器导通时CLK端处于高电平。 当检测到过流时，电容被充电并延迟，使 CLK 处于低电平以提供下降沿。 充电时间常数τ=R7×C6，避免上电过流，使CLK端直接为低电平，检测不到下降沿。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型。 凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。