中频逆变的触发电路讨论
okingkoom2011/01/14电子技术 IP:江苏
上年纪了,虽然还不算老,已经懒得动手实践了。甚至连电路图、波形图都懒得画了。
有兴趣的同学可以实践玩玩。话说这个应该是可以作为一个小课题,以实现可调逆变电路的。

1、中频逆变,一般使用的开关管是mos管或者IGBT,使用可控硅的不予讨论。
2、一般而言,开关管的控制信号用方波最好,尽可能的少毛刺,以减少瞬间高压对开关管的损害。话说开关管如IGBT的控制极对过压敏感的。mos管就更别提了。
3、由于开关管的控制电路[也就是栅极输入的两只脚]与主电路是通的,所以必须隔离。
通常的隔离方法有 光耦、变压器 等。
4如何产生好的方波。
这里是重点:
a、我们知道,对方波进行积分,会成为斜线;再加上反压的方波,就成了三角形的形状。
b、若采用变压器隔离,则变压器从初级到次级,是一个微分过程。采用变压器隔离的好处,是绝对安全,不会因为主电路器件损坏而危及控制电路;且若全桥逆变时,正反相输入波形可以使用相反绕向的线圈,使得控制信号的相位绝对正确。

因此:若要在变压器的次级生成方波,则需在初级输入三角波。
555电路,简单明了,功能强大的波形发生器,可以用来产生很漂亮的三角波。具体电路设计,请自己翻参考资料。

5、死区的控制。若全三角波输出,则逆变时是满功率输出,必须添加死区控制,使得逆变功率可控。
这个部分也比较简单。
在555的输出后添加一个功率输出运放,该运放有2个参数可控:
a、电压比较器功能。即当输入电压与某一设定电压进行比较,低于此电压,输出为0;高于此电压,才能正常输出。这样处理以后,三角波底下 会削去一层,对应方波输出,一个周期的话,是在最开始及最后被砍掉。
如果是简单的控制,不要求逆变电压的正负对称的话,上述已经能够满足要求。
b、运放电源电压控制。当运放电压一定时,输入越大,并不能使输出越大---输出会饱和。此时相当于削顶。
如果运放的电源电压与电压比较器的设定电压做到联动可控,则三角波的下底、上顶都可控,变压器输出的方波死区也就可控了。这个操作起来也不是难的事情,自己去设计。

注意事项:
1、不管是怎么处理,必须对三角波的顶固定削掉一小块、底固定削掉一块,使得变压器输出方波的正反转相时有延时。 原因:开关管在关断电流的时候,有延时,这个必须预留一点时间,以策安全。
2、以上全文所提及的变压器,都是信号变压器,不是主电路变压器,请注意。

通过以上方法,能够简便有效的实现中频逆变,而不需要昂贵的专用中频逆变芯片。有兴趣的自己研究。
主要器件:
555芯片1个;集成运放1个;铁氧体小变压器1个(也可2个,看自己怎么绕线)。剩下电阻若干,电容若干。
【此处未提及主电路以及 控制电路所用的低压电源】
+500  科创币    科创网    2011/01/14 鼓励分享经验。
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8
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~~空空如也
ehco
13年5个月前 IP:未同步
274591
感谢分享!
不解的是这句话“因此:若要在变压器的次级生成方波,则需在初级输入三角波。”从实验情况来看,脉冲变压器输出波形在磁芯不饱和的情况下是严格跟随初级波形的。
是不是楼主把变压器当电感看待了,电感两端的电压u=L(di/dt),单纯来看,通入三角波电流的时候,电感两端的电压确实可以是方波。
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okingkoom作者
13年5个月前 IP:未同步
274642
楼上说的   “从实验情况来看,脉冲变压器输出波形在磁芯不饱和的情况下是严格跟随初级波形的”
想想好像是这样,类似于所有的波形都可以分解成正弦函数的叠加,而正弦波经过变压器转换后,相位发生变化,频率不变-----再合成为输出电压波形。  

这个地方:不同频率的正弦波,在相位发生变化后,合成出来的波形应该会与原波形不同。。。。

特意搜了下网上资料,恰好有讨论这个的,似乎结论是  三角波经过变压器,应该是方波。
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXml
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ehco
13年5个月前 IP:未同步
274681
不敢同意楼上观点,既然考虑到了变压器的低通特性,照说三角波的谐波分量比方波少才是。
为啥高次谐波少的信号,通过LPF后反倒增加了高次谐波的数量和比例?
上两幅图,不解释。 100Hz方波频谱.gif
100Hz三角波频谱.gif
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okingkoom作者
13年5个月前 IP:未同步
274721
有点晕...
变压器的低通特型,产生原因是磁滞+涡流造成,随着频率升高,损耗加大。
就波形变换来说,在中频小功率情况下,铁氧体的损耗在可接受的范围内能忽略吧。

在不考虑变压器的低通特型(不忽略高频分量)的情况下,理论上是否  输入三角波,输出方波?
如果上面的推论成立,则继续下面的:

在考虑变压器对高频部分的损耗后,应会导致输出波形的畸变,方波的高频分量丢失后,会向正弦波靠拢;如果因为变压器的非线形而产生了其他频率分量.....这个实在难讨论了唉。

另外,楼上的低通滤波器,是否存在谐振问题导致上面的波形?若简单的RC滤波,肯定不会是上面的样子。
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okingkoom作者
13年5个月前 IP:未同步
274722
最简单的方法,还是哪位老大手头有仪器设备,实验下下给个结论。
不用中频,工频就好。
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ehco
13年5个月前 IP:未同步
274727
额,那是频谱图。不是波形。
我的意思是,如果考虑低通特性,那么,肯定是要往基波分量多的靠拢,也就是波形倾向于正弦化。
方波进去,可能是三角波出来,三角波进去,可能是正弦波出来。
就没搞懂为什么三角波进去能出方波,真神了。

等我值晚班结束,就去做这个实验。既然IGBT的GDT是铁氧体的,我也用铁氧体,贴近实际。
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okingkoom作者
13年5个月前 IP:未同步
274737
呵呵,等楼上的好消息:)

在降低频率的情况下,也可以使用硅钢片啦,反正只是意思意思,不需要带啥负载。

如果有现成的铁氧体也不错:)
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