一种4000W全桥逆变驱动电路的制作方法

一种4000w全桥逆变驱动电路
技术领域
1.本实用新型涉及逆变器技术领域，尤其涉及一种4000w全桥逆变驱动电路。


背景技术：

2.逆变器是一种把直流变交流的电路结构设备，全桥逆变驱动电路和半桥逆变驱动电路是内部驱动电路的结构形式，全桥逆变驱动电路是由四个驱动管轮流工作于正弦波的各个波段，半桥逆变驱动电路是两个驱动管轮流工作于正弦波的各个波段，相对半桥逆变驱动电路而言，全桥逆变驱动电路的开关电流较低，因而在大功率场合得到了广泛应用。当要求全桥逆变驱动电路输出的功率为4000w时，要求输入全桥逆变驱动电路的正弦波脉冲频率高，现有4000w全桥逆变驱动电路采用四个场效应管轮流工作于正弦波的各个波段，由于输入四个场效应管的正弦波频率很高，流过场效应管的电流大，场效应管温度升高，场效应管内阻阻值变高，导致场效应管功率损耗高。
3.因此，为了解决上述问题，本实用新型提出了一种4000w全桥逆变驱动电路，使用八个场效应管并联分流，使流过每个场效应管的电流变小，场效应管温度、内阻阻值和功率损耗降低，解决现有4000w全桥逆变驱动电路中场效应管功率损耗高的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提出了一种4000w全桥逆变驱动电路，使用八个场效应管并联分流，使流过每个场效应管的电流变小，场效应管温度、内阻阻值和功率损耗降低，解决现有4000w全桥逆变驱动电路中场效应管功率损耗高的问题。
5.本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种4000w全桥逆变驱动电路，其包括cpu芯片，还包括场效应管q1
‑
q8；
6.cpu芯片的spwm1输出端口分别与场效应管q1的栅极和场效应管q2的栅极电性连接，cpu芯片的spwm2输出端口分别与场效应管q3的栅极和场效应管q4的栅极电性连接，cpu芯片的spwm3输出端口分别与场效应管q5的栅极和场效应管q6的栅极电性连接，cpu芯片的spwm4输出端口分别与场效应管q7的栅极和场效应管q8的栅极电性连接；
7.场效应管q1的漏极和场效应管q2的漏极均与高压直流电源电性连接，场效应管q1的源极与场效应管q2的源极电性连接，场效应管q2的源极分别与场效应管q3的漏极、场效应管q4的漏极、场效应管q7的漏极和场效应管q8 的漏极电性连接，场效应管q3的源极、场效应管q4的源极、场效应管q7的源极和场效应管q8的源极均接地；
8.场效应管q5的漏极和场效应管q6的漏极均与高压直流电源电性连接，场效应管q5的源极与场效应管q6的源极电性连接，场效应管q6的源极与场效应管q3的漏极电性连接；
9.场效应管q2的源极和场效应管q3的漏极的中间连接点输出正向方波信号，场效应管q6的源极和场效应管q7的漏极的中间连接点输出反向方波信号。
10.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括八组结构相同的均流电路；
11.八组结构相同的均流电路分别一一对应地串联在场效应管q1
‑
q8与cpu芯片之间
的线路中。
12.更进一步优选的，均流电路包括二极管d1、电阻r37和电阻r60；
13.cpu芯片的spwm1
‑
4输出端口中任一个spwm输出端口分别与电阻r37 的一端和二极管d1的负极电性连接，电阻r37的另一端和与二极管d1的正极电性连接，二极管d1的正极与spwm输出端口对应的一个场效应管的栅极电性连接，电阻r60的一端与电阻r37的另一端电性连接，电阻r60的另一端接地。
14.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括第一吸收电路和第二吸收电路；
15.第一吸收电路并联在场效应管q1的漏极和场效应管q4的源极之间，第二吸收电路并联在场效应管q5的漏极和场效应管q8的源极之间。
16.更进一步优选的，第一吸收电路包括电容c8、二极管d35和电阻r98；
17.场效应管q1的漏极与电容c8的一端电性连接，电容c8的另一端分别与二极管d35的正极和电阻r98的一端电性连接，二极管d35的负极和电阻r98 的另一端分别与场效应管q4的源极电性连接。
18.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括滤波电路；
19.滤波电路的输入端与场效应管q2的源极电性连接，滤波电路的输出端与场效应管q6的源极电性连接。
20.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括电压采集电路；
21.电压采集电路的输入端与场效应管q2的源极电性连接，电压采集电路的输出端与cpu芯片的电压反馈输入端电性连接。
22.更进一步优选的，电压采集电路包括：电阻r1
‑
r3、电位器r4和电容c50；
23.场效应管q2的源极通过依次串联的电阻r1和电阻r2分别与电位器r4的第一引脚、电阻r3的一端、电容c50的一端以及cpu芯片的反馈输入端电性连接，电位器r4的第三引脚、电阻r3的另一端和电容c50的另一端均接地，电位器r4的第二引脚与其第一引脚电性连接。
24.本实用新型的一种4000w全桥逆变驱动电路相对于现有技术具有以下有益效果：
25.(1)通过使用场效应管q1
‑
q8并联分流，场效应管q1和场效应管q2对cpu 芯片提供的spwm1脉冲信号并联分流，场效应管q3和场效应管q4对cpu芯片提供的spwm2脉冲信号并联分流，场效应管q5和场效应管q6对cpu芯片提供的spwm3脉冲信号并联分流，场效应管q7和场效应管q8对cpu芯片提供的spwm4脉冲信号并联分流，使流过每个场效应管的电流变小，场效应管温度、内阻阻值和功率损耗都降低，解决现有4000w全桥逆变驱动电路中场效应管功率损耗高的问题；
26.(2)通过设置八组均流电路和两组吸收电路，一方面，通过八组均流电路并联均流，实现场效应管q1
‑
q8上的负载电流相等，电流分配均衡，使场效应管输出电流更稳定，防止场效应管二次击穿，提高场效应管的可靠性；另一方面，通过两组吸收电路，吸收场效应管由于输出电流不稳定产生的浪涌电流和尖峰电压，防止场效应管二次击穿，与八组均流电路相配合，进一步使场效应管输出电流更稳定，提高场效应管的可靠性；
27.(3)通过设置滤波电路，滤除每个场效应管输出信号中的存在的高频谐波信号，使场效应管输出信号更稳定，提高场效应管的可靠性；
28.(4)通过设置电压采集电路，实现cpu芯片spwm输出端口输出到场效应管的spwm正弦脉冲信号始终是稳定的，使场效应管输出电流更稳定，保护场效应管不会因为过流而烧
坏，提高场效应管的可靠性。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本实用新型的一种4000w全桥逆变驱动电路的系统结构图；
31.图2为本实用新型的一种4000w全桥逆变驱动电路的电路图；
32.图3为本实用新型的一种4000w全桥逆变驱动电路中电压采集电路的电路图。
具体实施方式
33.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。
34.如图1所示，本实用新型的一种4000w全桥逆变驱动电路，其包括cpu芯片、场效应管q1
‑
q8、八组结构相同的均流电路、第一吸收电路、第二吸收电路、滤波电路和电压采集电路。
35.场效应管q1
‑
q8，构成h桥逆变驱动电路；当场效应管q1、场效应管q2、场效应管q7和场效应管q8导通时，场效应管q3、场效应管q4、场效应管q5 和场效应管q6截止，电路输出正向方波信号；当场效应管q3、场效应管q4、场效应管q5和场效应管q6导通时，场效应管q1、场效应管q2、场效应管q7 和场效应管q8截止，电路输出反向方波信号；通过控制场效应管的通断，正向方波信号和反向方波信号交替输出完整的交流信号；同时八个场效应管并联分流，场效应管q1和场效应管q2对cpu芯片提供的spwm1脉冲信号并联分流，场效应管q3和场效应管q4对cpu芯片提供的spwm2脉冲信号并联分流，场效应管q5和场效应管q6对cpu芯片提供的spwm3脉冲信号并联分流，场效应管q7和场效应管q8对cpu芯片提供的spwm4脉冲信号并联分流，使流过每个场效应管的电流变小，场效应管温度、内阻阻值和功率损耗降低，解决现有4000w全桥逆变驱动电路中场效应管功率损耗高的问题。
36.场效应管q1的栅极和场效应管q2的栅极分别与cpu芯片的spwm1输出端口电性连接，场效应管q3的栅极和场效应管q4的栅极分别与cpu芯片的 spwm2输出端口电性连接，场效应管q5的栅极和场效应管q6的栅极分别与 cpu芯片的spwm3输出端口电性连接，场效应管q7的栅极和场效应管q8的栅极分别与cpu芯片的spwm4输出端口电性连接；场效应管q1的漏极和场效应管q2的漏极均与高压直流电源电性连接，场效应管q1的源极与场效应管 q2的源极电性连接，场效应管q2的源极分别与场效应管q3的漏极、场效应管 q4的漏极、场效应管q7的漏极和场效应管q8的漏极电性连接，场效应管q3 的源极、场效应管q4的源极、场效应管q7的源极和场效应管q8的源极均接地；场效应管q5的漏极和场效应管q6的漏极均与高压直流电源电性连接，场效应管q5的源极与场效应管q6的源极电性连接，场效应管q6的源极与场效应管q3的漏极电性连接；场效应管q2的源极和场效应管q3的漏极的中间连接点
输出正向方波信号，场效应管q6的源极和场效应管q7的漏极的中间连接点输出反向方波信号。本实施例中，如图2所示，高压直流电源用vh表示；全桥逆变驱动电路输出的交流信号用ac表示。
37.cpu芯片，用于给场效应管q1
‑
q8提供脉冲驱动信号；对电压采集电路反馈的电压进行检测判断，当反馈电压大于或小于设定的阈值时，cpu芯片通过调节输出的spwm正弦脉冲信号的频率和占空比，使全桥逆变驱动电路的电压等于设定的阈值。cpu芯片的电压反馈输入端与电压采集电路的输出端电性连接；cpu芯片的spwm1输出端口分别与场效应管q1的栅极和场效应管q2的栅极电性连接，cpu芯片的spwm2输出端口分别与场效应管q3的栅极和场效应管q4的栅极电性连接，cpu芯片的spwm3输出端口分别与场效应管q5的栅极和场效应管q6的栅极电性连接，cpu芯片的spwm4输出端口分别与场效应管q7的栅极和场效应管q8的栅极电性连接。
38.八组结构相同的均流电路，用于并联均流，实现场效应管q1
‑
q8上的负载电流相等，电流分配均衡，使场效应管输出电流更稳定，防止场效应管二次击穿，提高场效应管的可靠性。八组结构相同的均流电路分别一一对应地串联在场效应管q1
‑
q8与cpu芯片之间的线路中。
39.由于八组均流电路的结构相同，因此，在此只介绍其中一组均流电路的电路结构。优选的，本实施例中，如图2所示，均流电路包括二极管d1、电阻r37 和电阻r60；cpu芯片的spwm1
‑
4输出端口中任一个spwm输出端口分别与电阻r37的一端和二极管d1的负极电性连接，电阻r37的另一端和与二极管 d1的正极电性连接，二极管d1的正极与spwm输出端口对应的一个场效应管的栅极电性连接，电阻r60的一端与电阻r37的另一端电性连接，电阻r60的另一端接地。其中，二极管d1为稳压二极管，防止电流过大击穿场效应管；电阻r37为均流电阻，用于调整电路阻抗；电阻r60为限流电阻，防止场效应管静电击穿。
40.第一吸收电路和第二吸收电路，吸收场效应管由于输出电流不稳定产生的浪涌电流和尖峰电压，防止场效应管二次击穿，与八组结构相同的均流电路相配合，进一步使场效应管输出电流更稳定，提高场效应管的可靠性。第一吸收电路并联在场效应管q1的漏极和场效应管q4的源极之间，第二吸收电路并联在场效应管q5的漏极和场效应管q8的源极之间。
41.第一吸收电路和第二吸收电路的结构可以相同，也可以不相同，本实施例中，设置第一吸收电路和第二吸收电路的结构相同。因此，在此只介绍第一吸收电路的电路结构。优选的，本实施例中，如图2所示，第一吸收电路包括电容c8、二极管d35和电阻r98；场效应管q1的漏极与电容c8的一端电性连接，电容c8的另一端分别与二极管d35的正极和电阻r98的一端电性连接，二极管d35的负极和电阻r98的另一端分别与场效应管q4的源极电性连接。其中，二极管d35为快恢复二极管；电容c8为吸收电容，当场效应管q1的漏极与场效应管q4的源极两端电压高于二极管导通电压时，二极管d35导通，电容c8配合吸收尖峰电压和浪涌电流；电阻r98为负载电阻，用于消耗电容 c8吸收的能量。
42.滤波电路，用于滤除每个场效应管输出信号中的存在的高频谐波信号，使场效应管输出电流更稳定，提高场效应管的可靠性。滤波电路的输入端与场效应管q2的源极电性连接，滤波电路的输出端与场效应管q6的源极电性连接。本实施例不涉及对滤波电路的结构改进，因此，在此不再累述滤波电路的电路结构。优选的，本实施例中，滤波电路采用lc滤
波电路。
43.电压采集电路，用于采集第一场效应管的源极和第二场效应管的漏极的中间连接点输出正向方波信号的电压值，并将采集到的电压值反馈给cpu芯片，当cpu芯片检测到正向方波信号的电压值大于或小于设定的阈值时，cpu芯片通过调节输出的spwm正弦脉冲信号的频率和占空比，使输出的正向方波信号的电压值等于设定的阈值，实现cpu芯片spwm输出端口输出到场效应管的 spwm正弦脉冲信号始终是稳定的，使场效应管输出电流更稳定，提高场效应管的可靠性。电压采集电路的输入端与场效应管q2的源极电性连接，电压采集电路的输出端与cpu芯片的电压反馈输入端电性连接。
44.优选的，本实施例中，如图3所示，电压采集电路包括：电阻r1
‑
r3、电位器r4和电容c50；场效应管q2的源极通过依次串联的电阻r1和电阻r2分别与电位器r4的第一引脚、电阻r3的一端、电容c50的一端以及cpu芯片的反馈输入端电性连接，电位器r4的第三引脚、电阻r3的另一端和电容c50的另一端均接地，电位器r4的第二引脚与其第一引脚电性连接。其中，电阻r1 和r2为负载电阻，保护电路不被短路击穿；电位器r4调节电路输出电压信号，使电压采集电路输出信号更稳定；电阻r3与电容c50组成rc滤波电路，滤除电路中干扰信号。在本实施例中，如图3所示，cpu芯片的电压反馈输入端用 vbf表示。
45.本实用新型的工作原理是：场效管q1
‑
q8组成全桥逆变电路，其中，场效应管q1、场效应管q2、场效应管q7和场效应管q8受同一种波形的正弦脉冲信号的控制；场效应管q3、场效应管q4、场效应管q5和场效应管q6受同一种波形的正弦脉冲信号的控制；场效应管q1、场效应管q2、场效应管q7和场效应管q8的控制原理与场效应管q3、场效应管q4、场效应管q5和场效应管 q6的控制原理相同，因此，在此只介绍场效应管q1、场效应管q2、场效应管 q7和场效应管q8的控制原理。
46.当cpu芯片的spwm1输出端口输出的spwm1正弦脉冲信号分别经过均流电路均流处理后到达场效应管q1和场效应管q2，spwm4输出端口输出的 spwm4正弦脉冲信号分别经过均流电路均流处理后到达场效应管q7和场效应管q8时，场效应管q1、场效应管q2、场效应管q7和场效应管q8导通，场效应管q3、场效应管q4、场效应管q5和场效应管q6截止；场效应管q2的源级和场效应管q3的漏极的中间连接点输出正向方波信号，该正向方波信号经过滤波电路滤波处理后输出给负载；与此同时，电压采集电路采集该正向方波信号，并输出给cpu芯片，cpu芯片调节spwm输出端口输出的正弦脉冲信号；当场效应管q1和场效应管q2由于输出电流不稳定产生浪涌电流和尖峰电压时，第一吸收电路吸收该浪涌电流和尖峰电压；当场效应管q7和场效应管 q8由于输出电流不稳定产生浪涌电流和尖峰电压时，第二吸收电路吸收该浪涌电流和尖峰电压。
47.本实施例的有益效果为：通过使用场效应管q1
‑
q8并联分流，场效应管q1 和场效应管q2对cpu芯片提供的spwm1脉冲信号并联分流，场效应管q3 和场效应管q4对cpu芯片提供的spwm2脉冲信号并联分流，场效应管q5 和场效应管q6对cpu芯片提供的spwm3脉冲信号并联分流，场效应管q7 和场效应管q8对cpu芯片提供的spwm4脉冲信号并联分流，使流过每个场效应管的电流变小，场效应管温度、内阻阻值和功率损耗都降低，解决现有 4000w全桥逆变驱动电路中场效应管功率损耗高的问题；
48.通过设置八组均流电路和两组吸收电路，一方面，通过八组均流电路并联均流，实现场效应管q1
‑
q8上的负载电流相等，电流分配均衡，使场效应管输出电流更稳定，防止场
效应管二次击穿，提高场效应管的可靠性；另一方面，通过两组吸收电路，吸收场效应管由于输出电流不稳定产生的浪涌电流和尖峰电压，防止场效应管二次击穿，与八组均流电路相配合，进一步使场效应管输出电流更稳定，提高场效应管的可靠性；
49.通过设置滤波电路，滤除每个场效应管输出信号中的存在的高频谐波信号，使场效应管输出信号更稳定，提高场效应管的可靠性；
50.通过设置电压采集电路，实现cpu芯片spwm输出端口输出到场效应管的 spwm正弦脉冲信号始终是稳定的，使场效应管输出电流更稳定，保护场效应管不会因为过流而烧坏，提高场效应管的可靠性。
51.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，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。