單相半橋電壓型逆變電路中,有兩個(gè)全控型器件,分別是IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)和MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)。
首先,讓我們來(lái)了解一下單相半橋電壓型逆變電路的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。單相半橋電壓型逆變電路主要由一個(gè)直流輸入電源、兩個(gè)全控型開關(guān)器件、一個(gè)輸出變壓器和一個(gè)負(fù)載組成。其工作原理是通過(guò)將直流輸入電源通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換為交流輸出信號(hào),并提供給負(fù)載使用。逆變電路通常應(yīng)用于直流供電系統(tǒng)需要交流電源的場(chǎng)合,如家用電器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等。
在單相半橋電壓型逆變電路中,兩個(gè)全控型開關(guān)器件(也稱為電子開關(guān))是起到控制電流流向和開關(guān)狀態(tài)的關(guān)鍵元件。
首先介紹IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)。IGBT是一種由NPN型雙極晶體管和MOSFET組成的混合型功率開關(guān)器件。它具有晶體管的高輸入阻抗和MOSFET的低開通電阻,可在高電壓、高電流的功率應(yīng)用中承受較大的電壓和電流。
IGBT可分為四個(gè)區(qū)域:N區(qū)、P區(qū)、N+區(qū)和P+區(qū)。當(dāng)輸入信號(hào)加到絕緣柵極時(shí),細(xì)小的電流會(huì)流過(guò)絕緣氧化物層進(jìn)入P+區(qū)域,導(dǎo)致N+區(qū)域中形成一個(gè)絕熱柵極 - 縱向PNP晶體管。
當(dāng)輸入信號(hào)的電壓增加到器件的閾值電壓時(shí),IGBT將變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài),電流從極源(源極)通過(guò)電流阻塞區(qū)域,順流流過(guò)器件。IGBT的阻斷能力取決于內(nèi)部結(jié)構(gòu)和材料的特性。IGBT的工作速度較慢,適用于低頻逆變電路的應(yīng)用。
而MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)是一種基于電場(chǎng)效應(yīng)的開關(guān)型晶體管。它不像普通的雙極晶體管那樣具有基極。MOSFET主要由一對(duì)互補(bǔ)P型和N型半導(dǎo)體層構(gòu)成。
MOSFET的特點(diǎn)在于其控制極上的電容非常小,所以它的響應(yīng)速度很快,適用于高頻逆變電路。與IGBT相較,MOSFET具有更低的導(dǎo)通電阻,使得其在高頻開關(guān)電路中具有更低的功率損耗。
在單相半橋電壓型逆變電路中,IGBT和MOSFET的工作原理類似,都是通過(guò)控制絕熱柵極(IGBT)或柵極(MOSFET)的電壓來(lái)控制器件的導(dǎo)通和阻斷。逆變電路的工作頻率決定了逆變器的尺寸和負(fù)載的電流容量,同時(shí)也對(duì)器件的選擇提出了一定的要求。
在逆變電路中,IGBT和MOSFET可以根據(jù)使用需求進(jìn)行選擇。常見的選擇因素包括開關(guān)頻率、電壓和電流需求、可靠性和成本等。IGBT在高功率應(yīng)用中表現(xiàn)更佳,而MOSFET在低功率逆變器和高頻電路中更常見。
總結(jié)來(lái)說(shuō),單相半橋電壓型逆變電路中有兩個(gè)全控型器件,分別是IGBT和MOSFET。這兩種器件在逆變電路中起到關(guān)鍵的作用,通過(guò)控制其開閉狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)直流到交流的轉(zhuǎn)換。如何選擇合適的器件取決于工作頻率、電流和電壓要求、成本等因素,同時(shí)也需要考慮逆變器的大小和負(fù)載的性能需求。
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