變頻電源設計：整流、驅動、逆變、濾波模塊詳述

　　在本文中應用IR2130時，應注意以下幾點：

　　(1)因為IR2130內部的三路驅動高壓側電力MOS管的輸出驅動器的電源是通過自舉技術來獲得的，為防止自舉電容兩端電壓放電，二極管應選用高頻快恢復二極管。為防止自舉電容放電造成其兩端電壓低于欠電壓保護動作的門檻電壓值，電容的取值應充分大，當被驅動的功率MOS器件的開關頻率大于5 kHz時，該電容值應不小于0.1μF，如圖4所示。

　　(2)由于IR2130內部的6個驅動器輸出阻抗較低，直接應用它來驅動電力MOS管會引起被驅動的電力MOS器件的快速開通和關斷，這有可能造成被驅動的電力MOS管漏源極間電壓的振蕩。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，可在被驅動的電力MOS管柵極與IR2130的輸出之間串聯(lián)一個15~22Ω、功率為1/4 W的無感電阻(對電流容量較小的電力MOS管，該電阻值可增加到30~50Ω)，如圖4所示。

　　1.3逆變模塊設計

　　逆變電路根據(jù)直流側電源性質的不同可分為兩種：直流側是電壓源的稱為電壓型逆變電路，直流側是電流源的稱為電流型逆變電路。本文中是電壓型逆變電路。用三個單相逆變電路就可以組合成一個三相逆變電路。在三相逆變電路中，應用最廣泛的是三相橋式逆變電路。三相橋式逆變電路的基本工作方式也是180°導電方式，即每個橋臂的導電角度為180°，同一相(同一橋臂)上下兩個橋臂交替導電，各相開始導電的角度依次相差120°。這樣，在任一瞬間，將有三個橋臂同時導通，可能是上面一個橋臂下面兩個橋臂同時導通，也可能是上面兩個橋臂下面一個橋臂同時導通。本文設計的三相橋式逆變電路如圖5所示，其中UA和UB之間的電壓為整流之后的直流電壓。本設計中三相逆變電路的開關器件采用了價格低廉的MOS功率管IRF640，其耐流值是18 A，耐壓值為200 V，開關頻率可以達到兆級赫茲以上。其中每個MOS管后面都并聯(lián)了一個續(xù)流二極管，續(xù)流二極管是負載向直流側反饋能量的通道，起著使負載電流連續(xù)的作用。

　　圖4 IR2130驅動電路

　　圖5三相橋式逆變電路圖

　　逆變電路中采用正弦脈沖寬度調制(SinusoidalPulse WidthModulation，SPWM)技術來控制MOS管導通和關斷，其中SPWM波由型號為TMS320F2812的DSP芯片產生。

　　當使用微控制器實現(xiàn)SPWM調制時通常采用對稱規(guī)則采樣方法，此時三相逆變器輸出線電壓的基波和諧波幅值分別為：

　　基波幅值=√3 aUd/2

　　式中：a為調制度;Ud為直流側電壓。

　　1.4濾波模塊設計

　　SPWM逆變電路由于其固有的特性，輸出波形中含有大量的諧波，在接入負載前必須進行濾波。根據(jù)消諧控制的特點，簡單的二階LC低通濾波器就能滿足要求。因為電容器C對直流相當于是開路的，而對交流阻抗小，所以C應該并聯(lián)在負載兩端。電感L對直流阻抗小，而對交流阻抗大，所以L應與負載串聯(lián)。逆變電路如圖6所示。

　　圖6逆變電源濾波電路