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H橋SPWM波產生電路及死區電路的分析

1、 H橋電路

H橋的工作原理如下,正半波時Q1,Q4導通,Q2,Q3截止;負半波時Q2,Q3導通,Q1,Q4截止。而且要保證Q3Q4,Q1Q2不能同時導通。即Q3Q4Q1Q2要有死區,所謂死區就是在導通和關斷不是同時進行的,要錯開一段時間。以防止上,下橋臂出現同時導通的現象。後面會講解這個死區是如何用硬體產生的。(當然用軟體也可以做到。)

注:驅動波形只是示意圖形,並不精準。

 

2、 正弦脈寬調製(SPWM)的原理:

正弦脈寬調製(SPWM)的產生有的是用硬體做的,有的是用軟體做的,原理如下:

 

正弦脈寬調製波形圖

3、 正弦脈寬調製(SPWM)電路死區的產生電路分析

正弦脈寬調製(

SPWM)電路如下,電路各個點的大概波形示意如圖,輸入為一路50Hz方波和一路20KHz SPWM波。輸出為四路SPWM,正好驅動H橋的4個橋臂。注意,AH,AL,BH,BL不能直接驅動IGBT,需要經過厚膜電路變換後再驅動IGBT。後面主要分析死區的產生過程。

 

R4,C4,D4組成RC充電延時電路,即充電速度緩慢,放電速度很快。使脈衝的上升沿變緩,下降沿不變。這就是死區的產生原理,通過調整R,C的值可以修改死區時間。(其它三組原理相同)

 四2與非門CD4093真值表

SD(輸入A SPWM(輸入B 輸出
1 0 1(與SPWM反相)
1 1 0(與SPWM反相)
0 0 1  (保持高)
0 1 1  (保持高
)

控制訊號SD = 1時,四2輸入與非門CD4093的等效電路:

可以看到等效為一個反相器。輸出與輸入是反相的。

 

控制訊號SD = 0時,四2輸入與非門CD4093的等效電路:

無論SPWM輸入是高還是低,輸出都是高。CD4093SPWM鎖死不讓其通過輸出端輸出。

 

V28上升到VH門閥電壓時,CD4093的輸出3腳電平出現翻轉。即V33輸出由高轉為低。(其它三組原理相同)

V26 -- V29,V31,V33波形如下圖所示:

 

正弦脈寬調製(SPWM)脈衝的前沿延遲控制波形圖,這只是示意圖,與上面電路的邏輯不符,貼這個圖只是為了形象表明SPWM的變化過程,下面波形圖才符合電路的邏輯原理。

 

        正弦脈寬調製(SPWM)脈衝的前沿延遲控制波形圖