半桥逆变电路的工作原理

678768fddde

图1-1中三极管VT1、VT2组成有源半桥支路，电容C7、C8组成无涯半桥支路，半桥的中点电压为直流电压的一半，即为 ，灯管作为负载与电感L2相串联，跨接在两个半桥中点之间。VT1、VT2是半桥逆变电路中的重要组件，起着功率开关的作用，选择时，奕优先考虑其开关参数。其工作原理是：加上电源后，由直流电压VDC（E）提供的电流经R1对积分电容C5充电，一旦此电压达到并超过触发二极管VDB3的转折电压（约30～40V）后，该二极管击穿导通，并有电流流入VT2的基极，使VT2导通，此时，电流流经的路径为电源VC3→C7→灯丝→C6→灯丝→电感L2→磁环变压器的低级绕组N3→VT2的集电极→地。?VT2集电极电流的增长趋势在磁环变压器的低级绕组N3上产生感应电动势，同时在其次级(N1、N2)也产生感应电动势，其极性是使各绕组上用·表示的同名端为下，从而使VT2的基极电位升高，基极电流、集电流进一步加大，即在电路中产生如下的连锁反应：通过Tr、N3与N2耦合触发电流———→ib2↑———→ic2↑—————————→ vb2↑↑??这种连锁式的正反馈作用使VT2导通并饱和。顺便指出，在VT2导通后，电容C5的电荷通过二极管VD5和晶体管VT2放电，其电压下降，不再使触发管导通，该支路也不再对VT2基极产生影响。所以，由R1、C5及VDB3提供的触发信号只在电源接通后对VT2起触发作用。在VT1、VT2轮流工作后，其工作频率较高，VT2截止时间很短，在这样短的时间内C5来不及得到充分的充电。而VT2导通后，C5又放电。这样，它上面的电压是一些幅度很小的锯齿波，达不到足以使VDB3导通的电压。因此，一旦电路转换，VT1、VT2轮流导通与截止后，VDB3将不再能导通，对VT2也不起任何作用。在三极管VT2导通后，开始ic2、ib2、vb2均增加，在某一时刻vb2达到一个峰值，ib2也有一个峰值，以后由于磁环导磁率下降，vb2、vN2将随ic2的上升而下降，ib2也下降，由于基区存在大量的少数载流子没有通过集电结被拉走，管子处于饱和状态。随着ic2的增加和磁环导磁率的下降，会出现磁环绕阻上的电压vN2低于vb2的情况，使基极电流反向，ib2变加负值，依靠此一反向电流，使基区多余的电子消失，VT2从饱和状态退出，进入放大状态，一量进入放大状态，电流ic2的下降通过磁环的正反馈使ib2减少，ic2进一步减少，VT2很快地跳变为截止，与此同时，磁环绕阻N1上的电压改变极性，上正下负，延迟了一段时间后VT1有电流产生，磁环变压器中将产生与ic2增加时相反的感应电动势，并形成以下连锁反应。Ic1↑———→vb1↑———→ib1↑———→结果VT1迅速由截止变为导通。上述过程周而复始地重复下去，VT1、VT2轮流导通与截止，在两个半桥中点之间形成交变的方波电压，其幅度为 （有源半桥中点的电压由E下降到0,以后又由0跳变为E，而无源半桥中点的电压为 ）。此交变电压经过启动电容C6,电感L2的串联谐振作用，其电流变为接近正弦，并在C6两端产生了一个很高的电压（其值由电感L2的Q值及电容C6值决定）加到灯管上，从而将灯管启辉点高。假如将灯丝预热（如后面提到的加PTC，或通过电感上的副绕组给灯丝预热）将会使灯触发点高所需的电压降低，灯管很轻易启辉。灯被点亮后，灯管可视为一个等效电阻（本书中以RLA表示），其值由稳定的灯管电压与灯管电流之比求得，它对电路的工作频率有很大影响。以后我们会推导出频率与其它参数之间的定量关系。