三相正弦波逆变器瞬态的共同导通问题设计方案(一)

2013-10-31 13:17:40来源: 互联网

三相正弦波逆变器瞬中瞬态共同导通往往是被忽略的问题,因为瞬态过程很难捕捉。

  以半桥变换器为例,其典型驱动电路如下图a)所示,理想的极电压波形如下图(b)所示。

  其典型驱动电路如下图a)所示,理想的栅极电压波形如下图(b)所示

  但是,在实际测试中的栅极电压波形则如下图所示。

  在实际测试中的栅极电压波形则如下图所示。

  图中,圆圈处的电压尖峰就是其中一个MOSFET开通时,引起处于关闭状态的另一个MOSFET的栅极电压尖峰。如果这个电压尖峰超过MOSFET的导通阈值电压(特别是在结温较高时,阈值电压下降到常温的2/3),原处于关断的MOSFET将被触发导通,就会产生桥臂的两个MOSFET瞬态共同导通现象,即使仅导通数十纳秒也很可能损坏MOSFET.由于使MOSFET损坏的时刻是随机的,故通常很难找到故障的真正原因。

  产生这种现象的根本原因是MOSFET漏极电压迅速上升,并产生电容电流,通过MOS-FET的反向传输电容与输入电容分压,在MOSFET的栅一源极间产生电压。

  1.瞬态共同导通产生的原因与分析

  可以通过MOSFET的动态模型进行分析,MOSFET的动态模型如下图所示。

  MOSFET的动态模型如下图所示。

  图中,Cgs、Cgd、Cds、Rg分别为MOSFET内部的的栅/源电容、栅/漏电容、输出电容和MOSFET的栅极体电阻。

  在VF1开通阶段,尽管VF2处于关断状态,VF2的寄生二极管导通续流。由于VF1的开通,VF2的漏极电压急速上升,这个高幅值的dv/dt将通过VF2的寄生参数对VF2的栅极电压造成影响,其等效电路如下图所示。

  其等效电路如下图所示。

  图中的Rext为驱动电路内阻和驱动电路与MOSFET间串联电阻之和。

  由于MOSFET在开通时并不能立即导通,因此可认为是一个线性上升的函数。这一阶段的等效电路如下图(a)和下图(b)所示,同时可以认为VF2的栅极电压为O.

  这一阶段的等效电路如下图(a)和下图(b)所示,同时可以认为VF2的栅极电压为O.

  图(b)的等效电路变为一个简单的RC回路,其节点和回路方程为

  图(b)的等效电路变为一个简单的RC回路,其节点和回路方程为

  解式(18-8)的微分方程,开通过程完成时幅值最大,即t=Tm时,其Vgsmax为

  解式(18-8)的微分方程,开通过程完成时幅值最大,即t=Tm时,其Vgsmax为

  很显然,Vgsmax的幅值为V通过Cgd、Cgs所得到的分压值。

  当C.dv/dt引起的栅极电压超过了VF2的导通阈值电压,在VF1开通时,VF2也将开通。这样,输入电源将经过VF1、VF2流过一个大的穿通电流,同时,VF1还承担负载电流。

  这样,VF1、VF2的功耗增加,又导致结温升高,使整个电源的效率下降,甚至会损坏MOSFET.

关键字:三相  正弦波  逆变器

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/1031/article_20163.html
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