逆变器驱动电阻

BLDC/PMSM逆变器泄放电阻与刹车电阻

在电机驱动的世界中，逆变器犹如电力转换的魔术师，将直流电转化为交流电，驱动电机运转。本文将深入探讨ST的Gate Drive-STDRIVE101和MOS-STL100N10F7所涉及的泄放电阻与刹车电阻在电机控制中的关键作用。

在逆变器的电路设计中，泄放电阻如图中的R16和R28，扮演着至关重要的角色。通常并联在MOS的G极和S极之间，其5-10千欧的阻值是为了应对GS极间存在的高阻值（M欧以上）以及寄生电容。泄放电阻的存在解决了当控制信号撤除时，由于结电容的作用，GS间的电压维持在导通状态的难题，确保了电路的快速响应和可靠性。

然而，并非所有情况下都必须加上泄放电阻。实际应用中，当寄生电容容值较小，可以通过其他路径（如G极-GHS(GLS)-R13-G极）来实现MOS的导通与截至的分离，此时可能无需额外的泄放电阻。

刹车电阻，即制动电阻，对于大功率电机系统来说更是不可或缺。在电机三相线中加入刹车电阻，可以有效消耗电机在快速制动时产生的再生电能，避免对变频器或逆变器的直流电路造成损害。制动时，电流经过刹车电阻转化为热能，其选择需考虑能量转换效率，根据系统动能和刹车时间计算合适的阻值。

总的来说，泄放电阻是保护功率器件和半桥电路稳定的关键，根据电机和逆变器的参数来决定是否增设。而刹车电阻则在大功率电机制动时起到保护作用，防止再生电能对设备的损害。

深入理解这些电阻的工作原理和应用，对于设计高效、可靠的电机控制系统至关重要。欲了解更多ST的最新解决方案和技术动态，请关注大大通ST原厂频道，那里有无尽的科技智慧等待着你。

1000w逆变器可以使用1200w的电器吗

在选购电器时，我们常常会遇到功率的问题。以1000W逆变器为例，它是否能驱动1200W的电器呢？其实，这取决于电器的类型。

对于智能电器，如电容性负载，它们的标称功率可能会在实际使用中有所降低，大约打个八折。在这种情况下，1000W的逆变器如果能稳定输出1000W的功率，理论上是可以驱动1200W电器一段时间的，但具体使用时长会受到多种因素的影响。

然而，如果电器属于电感类负载，比如纯粹的马达，那么启动时可能会遇到困难。电感性负载在启动时需要瞬间的高电流，而1000W的逆变器可能无法提供足够的启动电流。

对于电阻性负载，如电热器或小太阳等，尽管它们的功能输出效果会打折，但仍然可以使用。这类负载的功率需求相对稳定，不会像电感性负载那样需要瞬间高电流，因此1000W的逆变器可能能够满足其功率需求。

综上所述，1000W逆变器能否驱动1200W的电器主要取决于电器的负载类型。选择合适的电器与逆变器匹配，可以确保设备的正常运行和使用寿命。

逆变器有电压输出，但是不起振，没输出，怎么修。

遇到逆变器电压输出正常，但振荡电路不起振、无输出的情况，应首先检查振荡电路中的元件是否完好。振荡电路是逆变器的重要组成部分，负责产生振荡信号，驱动逆变器工作。振荡电路的元件包括振荡器、电容器和电阻器等。如果这些元件损坏或连接不良，都会导致振荡电路无法正常工作。

在检查元件时，应先检查振荡器的电源是否正常，是否有足够的电压供给振荡器。接下来检查电容器是否漏电或容量下降，电阻器是否有损坏或阻值变化。这些元件的性能直接影响振荡电路的工作状态。若元件完好，再检查线路连接是否正确，是否存在断路或虚接现象。线路的正确连接是保证振荡电路正常工作的基础。

此外，还需要关注振荡电路的反馈机制是否正常，反馈是否足够强，以确保振荡电路能够稳定振荡。反馈机制的失效会导致振荡电路无法产生稳定的振荡信号，从而影响逆变器的输出。

如果上述检查均未发现问题，可以考虑更换振荡电路模块，或者寻求专业的技术支持进行进一步的诊断和修复。在更换元件或模块时，务必确保操作环境的安全，避免因操作不当导致其他元件受损。

总之，处理逆变器振荡电路不起振的问题，需要细致地检查元件和线路，确保振荡电路能够正常工作，从而恢复逆变器的输出功能。

简单的逆变器电路图分析

这里提供的逆变器电路图分析，主要由MOS场效应管和电源变压器构成，其输出功率依赖于这些元件的功率，省去了复杂的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作。接下来，将详细介绍逆变器的工作原理及制作过程。

**电路图**


**工作原理**

首先，详细介绍这个逆变器的工作原理。方波信号发生器（见图3）采用六反相器CD4069构成。电路中的R1是补偿电阻，用于改善由于电源电压变化导致的振荡频率不稳定。电路的振荡是通过电容C1的充放电完成的，其振荡频率为f=1/2.2RC。图示电路的最大频率为fmax=1/2.2×3.3×10^3×2.2×10^-6=62.6Hz，最小频率fmin=1/2.2×4.3×10^3×2.2×10^-6=48.0Hz。由于元件误差，实际值可能略有差异。多余的反相器输入端接地，以避免影响其他电路。

**场效应管驱动电路**

由于方波信号发生器输出的振荡信号电压的最大振幅为0~5V，为充分驱动电源开关电路，使用TR1和TR2将振荡信号电压放大至0~12V（见图4）。这是该装置的核心部分，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释MOS场效应管的工作原理。

**MOS场效应管工作原理**

MOS场效应管也称为金属氧化物半导体场效应管，其缩写为MOSFET。它通常有耗尽型和增强型两种。本文使用的是增强型MOS场效应管，其内部结构见图5。它可分为NPN型和PNP型。NPN型通常称为N沟道型，PNP型也称为P沟道型。由图可知，对于N沟道的场效应管，其源极和漏极接在N型半导体上，同样，对于P沟道的场效应管，其源极和漏极则接在P型半导体上。我们知道，一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管，其输出电流是由输入的电压（或称电场）控制，可以认为输入电流极小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗，同时这也是我们称之为场效应管的原因。

**场效应管应用电路工作过程**

对于场效应管（见图7），在栅极没有电压时，由前面分析可知，在源极与漏极之间不会有电流流过，此时场效应管处于截止状态（图7a）。当有一个正电压加在N沟道的MOS场效应管栅极上时，由于电场的作用，此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极，但由于氧化膜的阻挡，使得电子聚集在两个N沟道之间的P型半导体中（见图7b），从而形成电流，使源极和漏极之间导通。我们也可以想象为两个N型半导体之间为一条沟，栅极电压的建立相当于为它们之间搭了一座桥梁，该桥的大小由栅压的大小决定。图8给出了P沟道MOS场效应管的工作过程，其工作原理类似，不再重复。

**逆变器电路部分工作过程**

由以上分析我们可以画出原理图中MOS场效应管电路部分的工作过程（见图10）。工作原理同前所述。这种低电压、大电流、频率为50Hz的交变信号通过变压器的低压绕组时，会在变压器的高压侧感应出高压交流电压，完成直流到交流的转换。需要注意的是，在某些情况下，如振荡部分停止工作时，变压器的低压侧有时会有很大的电流通过，所以该电路的保险丝不能省略或短接。

**制作要点**

电路板见图11。所用元器件可参考图12。逆变器用的变压器采用次级为12V、电流为10A、初级电压为220V的成品电源变压器。P沟道MOS场效应管（2SJ471）最大漏极电流为30A，在场效应管导通时，漏-源极间电阻为25毫欧。此时如果通过10A电流时会有2.5W的功率消耗。N沟道MOS场效应管（2SK2956）最大漏极电流为50A，场效应管导通时，漏-源极间电阻为7毫欧，此时如果通过10A电流时消耗的功率为0.7W。由此我们也可知在同样的工作电流情况下，2SJ471的发热量约为2SK2956的4倍。所以在考虑散热器时应注意这点。图13展示本文介绍的逆变器场效应管在散热器（100mm×100mm×17mm）上的位置分布和接法。尽管场效应管工作于开关状态时发热量不会很大，出于安全考虑这里选用的散热器稍偏大。

**逆变器的性能测试**

测试电路见图14。这里测试用的输入电源采用内阻低、放电电流大（一般大于100A）的12V汽车电瓶，可为电路提供充足的输入功率。测试用负载为普通的电灯泡。测试的方法是通过改变负载大小，并测量此时的输入电流、电压以及输出电压。其测试结果见电压、电流曲线关系图（图15a）。可以看出，输出电压随负荷的增大而下降，灯泡的消耗功率随电压变化而改变。我们也可以通过计算找出输出电压和功率的关系。但实际上由于电灯泡的电阻会随受加在两端电压变化而改变，并且输出电压、电流也不是正弦波，所以这种的计算只能看作是估算。以负载为60W的电灯泡为例：

假设灯泡的电阻不随电压变化而改变。因为R灯=V^2/W=210^2/60=735Ω，所以在电压为208V时，W=V^2/R=208^2/735=58.9W。由此可折算出电压和功率的关系。通过测试，我们发现当输出功率约为100W时，输入电流为10A。此时输出电压为200V。

逆变器的工作原理是怎样的？

PWM（脉宽调制）技术通过高分辨率计数器调制方波信号的占空比，实现对模拟信号的电平模拟。在PWM信号中，直流供电以一系列通断脉冲的形式加到模拟负载上，只要带宽足够宽，任何模拟值都可以通过PWM进行精确编码。例如，正弦波可以通过一系列等幅不等宽的脉冲来近似，这些脉冲宽度按正弦规律变化，中点重合，面积相等。SPWM（正弦波PWM）波形是一种脉冲宽度按正弦规律变化，且与正弦波等效的PWM波形。

PWM逆变器的三相功率级用于驱动三相无刷直流电机。为确保电机正常工作，电场必须与转子磁场之间的角度接近90度。通过六步序列控制，产生6个定子磁场向量，这些向量根据指定的转子位置进行改变。霍尔效应传感器用于检测转子位置，以提供6个步进电流给转子。功率级使用6个可以按特定序列切换的功率MOSFET来实现这一点。在常用的切换模式中，MOSFET Q1、Q3和Q5进行高频切换，而Q2、Q4和Q6进行低频切换。

例如，当低频MOSFET Q2、Q4和Q6开启且高频MOSFET Q1、Q3和Q5处于切换状态时，会形成一个功率级。电流将流经Q1、L1、L2和Q4。当Q1关闭时，电感产生的额外电压会导致体二极管D2正向偏置，允许续流电流流过。当Q1开启，体二极管D2反向偏置，电流流经二极管，从N-epi到P+区，即从漏极到源极。为了改善体二极管的性能，研究人员开发了具有快速恢复特性的MOSFET，其反向恢复峰值电流较小。

在PWM逆变器电路中，电阻R2和电容C1用于设置集成电路内部振荡器的频率，而R1用于微调频率。IC的引脚14和11分别连接到驱动晶体管的发射极和集电极终端，同时引脚13和12连接到晶体管的集电极。引脚14和15输出180度相位差的50赫兹脉冲列车，用于驱动后续晶体管阶段。

当引脚14为高电平时，晶体管Q2导通，进而使Q4、Q5、Q6从+12V电源连接到上半部分变压器T1，产生220V输出波形的上半周期。同理，当引脚11为高电平时，Q7、Q8、Q9导通，通过变压器T2产生下半周期电压，从而形成完整的220V输出波形。在变压器T2的输出，电压通过桥式整流器D5整流，并提供给误差放大器的反相输入端PIN1。比较内部参考电压后，误差电压调节引脚14和12的驱动信号的占空比，以调整输出电压。

电阻R9用于调节逆变器输出电压，因为它直接控制输出电压误差放大器部分的反馈量。二极管D3和D4作为续流二极管，保护晶体管在变压器T2初级侧产生的电压尖峰。R14和R15限制Q7的基极电流，R12和R13防止意外的开关ON下拉电阻。C10和C11用于绕过变频器输出噪声，而C8是稳压IC 7805的滤波电容。电阻R11限制通过LED指示灯D2的电流。

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