为什么H桥中的载波频率比开关频率高

描述

在H桥电路中,载波频率和开关频率是两个重要的参数,它们对电路的性能有着显著的影响。载波频率通常比开关频率高,这种设计选择背后有多个原因,包括减少电磁干扰、改善电机控制、提高效率以及保护功率器件等。

1. 电磁干扰(EMI)的减少

电磁干扰是电力电子设备设计中需要重点考虑的问题之一。H桥电路中,当功率开关器件(如晶体管、MOSFET等)频繁开关时,会产生快速变化的电流和电压,从而产生电磁干扰。载波频率比开关频率高可以使得电流波形更加平滑,减少高次谐波的产生,从而降低EMI。

2. 电机控制的改善

在电机控制中,电流波形的质量对电机的运行性能至关重要。使用高于开关频率的载波频率,可以通过PWM(脉宽调制)技术生成更平滑的电流波形,减少电机的扭矩脉动,改善电机的运行平稳性。

3. 效率的提高

H桥电路中的功率器件在开关过程中会有切换损耗,这种损耗与开关频率成正比。使用高于开关频率的载波频率,可以通过增加PWM的占空比分辨率来减少开关次数,从而降低总的切换损耗,提高整个系统的效率。

4. 功率器件的保护

频繁的开关动作会导致功率器件承受较大的电压和电流应力,从而加速器件的老化和损坏。通过使用高于开关频率的载波频率,可以减少单个器件的开关次数,分散器件的热应力,延长器件的使用寿命。

5. 噪声抑制

在一些应用中,如音频放大器,H桥电路需要驱动扬声器。扬声器对噪声非常敏感,任何高频噪声都可能被放大并听到。使用高于开关频率的载波频率,可以将噪声移到更高的频率范围,这些频率不易被扬声器捕捉,从而减少可听到的噪声。

6. 死区时间的处理

在H桥电路中,为了避免同一相的上下两个开关器件同时导通造成短路,通常需要引入死区时间。死区时间的存在限制了开关频率的提高。通过提高载波频率,可以在不牺牲安全性的前提下,实现更高的PWM频率,从而提高控制精度。

7. 兼容性和灵活性

使用高于开关频率的载波频率,可以提供更多的PWM策略选择,以适应不同的应用需求。例如,在一些需要快速响应的应用中,可以选择较窄的PWM脉冲,以实现更快的动态响应。

结论

H桥电路中载波频率比开关频率高的设计选择,是基于减少电磁干扰、改善电机控制、提高效率、保护功率器件、噪声抑制、死区时间处理以及提高系统兼容性和灵活性等多方面的考虑。在设计H桥电路时,需要根据具体的应用需求和系统特性,合理选择载波频率和开关频率,以实现最优的系统性能。通过深入理解载波频率和开关频率对H桥电路性能的影响,可以更好地优化系统设计,提高系统的整体性能和可靠性。

打开APP阅读更多精彩内容
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉

全部0条评论

快来发表一下你的评论吧 !

×
20
完善资料,
赚取积分