全桥逆变电路的开关管实现

看到这篇文章时，我们已经经历了交流-直流转换(AC-DC)、直流-直流转换(DC-DC)、还剩下直流-交流转换(DC-AC)和交流-交流转换(AC-AC)。当我们理解交流-交流转换(DC-AC)即逆变后，电源所有的大类即已融汇贯通。今天我们来学习全桥逆变。在我们开始学习逆变之前，我们一起回顾一下桥式整流器。

01桥式整流的开关模型

初次提到逆变时，很少有人提到整流，但是我觉得整流不得不提，至于为什么，看完就明白了。

仔细观察对比两幅图，将二极管当作开关，将经过变压器的正弦波信号用5V和-5V来替换(只关心电压的正负，不关心大小)。S1、S4对应桥的右上臂和左下臂。

当输入电压为正时，S1、S4导通，S2、S3截止，电流从VCC经R1上方流入地。R1两端电压为5V。当输入电压为负时，S2、S3导通，S1、S4截止，电流从地经R1上方流入VEE，R1两端电压还是5V!这就是全桥整流。

可能你们心里想着这我早会了啊，不就是二极管交替导通嘛，和逆变有啥关系，浪费我时间。

现在，请你们再回去看看那幅开关模型图，去掉VCC和VEE，将R1替换为5V电源，重复刚刚四个开关过程，看S5的右边产生了什么?+5V和-5V交替的信号，没错，交流信号出来了。趁你不注意讲完了原理部分。

02全桥逆变的开关管实现

讲完了逆变的开关模型，逆变还只能在你脑子里运行，现在我们知道原理，怎么实现呢?用手拨吗?也行，就是交流信号周期稍微有点长。

还记得我们讲过的同步BUCK电路吗(多半是不记得，文末链接可以去复习哦)。算了你们多半是不会去看，我还是PO图吧。

全桥开关管部分就是两个同步BUCK电路开关管部分拼在一起。如下图。

没搞错吧，上下两图严重不符合，那些电阻、电容和二极管是什么鬼东西(阻容滤波和续流二极管等)。我们先给这电路脱点衣服(遇到复杂电路不要怕，抓主干和要害，再分析其他元件作用)如下图。

左半部分对应开关模型的上半部分，HO1和LO1由驱动芯片产生，逻辑关系相反。HO2和HO1逻辑关系相反。简单来说，给两个驱动输入反相的两个方波即可达到目的。

03正弦波逆变的产生

现在我们已经初步入门逆变，但是如此产生的逆变输出为方波信号，不适合带感性负载。如何得到日常生活中所用的正弦波交流电?如果你对傅里叶变换有所了解，就会知道方波由基波和奇次谐波组成(了解的不用说，不了解的看不懂)。那么这么说吧，多种不同频率的正弦波可以组成不同的周期信号。50HZ的方波由1×50Hz、3×50Hz、5×50Hz等等正弦波信号组成，那么我们滤除150HZ即以上的正弦波(谐波)，就可以得到完美的50Hz正弦波。

以上方法理论可行，实际很少运用，在逆变滤波中一般采用CBB电容，容值基本在10μF以下。设C=10μF。若使用RC滤波，电阻150Ω时截止频率为106Hz，电源串联一个150Ω的电阻，输出1A损耗150W，这家伙比电烙铁还猛。

用LC滤波吧，接200mH的电感截止频率112.5，200mH可能没有啥概念，大电感基本都是以μH做单位。

实际应用中基本采用SPWM驱动信号配合LC滤波器实现正弦波逆变。SPWM具体实现方法请听下回分解。

你以为讲到这就完了?我们再品味一下这幅图。

是的，它还是全桥整流，如果图中开关是硅二极管，每次整流压降为1.4V左右，小电流情况下功耗并不大，但电流大起来就不一样了。如果我们将开关变为MOS管，再控制其导通截止(如集成驱动LT4320)，即可搭建一个“理想整流桥”压降可达毫伏级。