全桥逆变电路(带变压器隔离)

文摘   2024-11-08 22:25   美国  

电路图 :全桥逆变电路(带变压器隔离)

电路图 可以分为以下几个模块:

  1. 逆变电路(左侧)

  2. 高频变压器(中间部分)

  3. 整流和滤波电路(右侧)


1. 逆变电路模块

功能:逆变电路的主要作用是将直流电源的电压转换成高频交流电压。

工作原理

  • 假设输入的是直流电 ( V_{in} )。

  • 通过交替地控制开关元件(S1、S2、S3、S4)的导通与关断,电流的流向不断改变,最终在输出端产生高频的交流电。

主要元件和选型

  • MOSFET开关(S1、S2、S3、S4):这是关键的元件,通过快速的开关动作来控制电流方向。

    • 电压耐受值:例如,如果输入电压 ( V_{in} ) 为 100V,则 MOSFET 的耐压值最好选择 150V 或更高,以确保安全裕度。

    • 电流能力:假设电流为 10A,那么每个 MOSFET 的电流能力要大于 10A,最好选择 20A 以上的 MOSFET 来保证可靠性。

  • 电感L1和L2:用于限制电流的快速变化,起到平滑电流的作用。

工作过程举例

  • 当 S1 和 S4 导通时,电流从上到下流过负载,产生正向的电压。

  • 然后 S2 和 S3 导通,电流从下到上流过负载,产生反向电压。

  • 这样交替变化,就得到了一个高频的交流信号。


2. 高频变压器模块

功能:将逆变电路产生的高频交流信号进行变压(升压或降压),并进行隔离。

工作原理

主要元件和选型

  • 初级和次级线圈匝数:根据电压变换需求选择合适的匝数比。如果需要将 50V 转换为 100V,则次级匝数需要是初级的 2 倍。

  • 材料选择:一般使用铁氧体材料,这种材料在高频下损耗小,适合高频变压器。

实际举例

  • 假设我们输入的是 24V,需要输出 48V。我们可以选择初级线圈匝数为 10 匝,次级匝数为 20 匝,这样匝数比为 1:2。

  • 若输入电压为 24V,则输出电压约为 48V。


3. 整流和滤波模块

功能:将变压器输出的高频交流信号整流为直流电,并进行滤波,输出稳定的直流电压。

主要元件和选型

  • 二极管(D1、D2、D3、D4):用于整流,选择快恢复二极管,因为高频下普通二极管的恢复时间太长。

    • 耐压值:例如,输出电压为 100V 时,选择耐压值为 150V 的二极管。

    • 电流能力:假设输出电流为 5A,则选择电流能力为 10A 的二极管,以增加裕度。

  • 滤波电容(C):用于平滑直流输出。

    • 电容容量:容量越大,滤波效果越好。假设频率为 50kHz,电流为 5A,则电容容量可以选择 470µF。

实际举例

  • 如果输出电压为 48V,电流为 5A,我们可以选择 150V、10A 的快恢复二极管,并使用 470µF、63V 的电容进行滤波,这样输出的电压会更加稳定。


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