MOSFET内部二极管—逆变器应用

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来源：KIA半导体

全桥与H桥逆变器

如上电路所示，全桥逆变器中，一组4个MOSFET连接到输出负载。

对角连接的MOSFET通过外部振荡器交替切换，来自电池的输入DC转换为负载的交流电或AC。

负载通表现为变压器形式，低压初级线圈与MOSFET桥连接以实现预期的DC到AC反相。

基于4 N沟道MOSFET的H桥被应用在全桥逆变器中，即用4 N通道逆变器依赖于专用驱动器IC，但效率很高，复杂性可忽略，广泛应用于全桥逆变器中。

MOSFET体内二极管

MOSFET中用内部二极管，保护器件免受因连接的电感性负载,产生的反向EMF尖峰的影响。

当电感负载与MOSFET漏极接通时，电能立即存储在负载内部，并且在下一个瞬间随着关闭，该存储的EMF从MOSFET源极到漏极，从而导致MOSFET永久性损坏。

在器件的漏源极间存在一个内部二极管，通过允许反电动势尖峰穿过二极管来阻止MOSFET被损坏，保护MOSFET。

MOSFE二极管为逆变器电池充电

逆变器中必有电池，需频繁充电，保持逆变器持续输出并处于待机状态。

给电池充电需变压器，该变压器必须是高功率器件，以确保电池的最佳电流。

将额外变压器与逆变器变压器一起使用体积很大，成本高。

MOSFET内部二极管使变压器，可通过简单的继电器切换序列，以逆变器模式和电池充电器模式进行切换。

工作原理

如下电路所示

每个MOSFET都带有一个内部二极管，该二极管跨接在它们的漏源极引脚之间。

二极管阳极与源极相连，而阴极引脚与器件的源极引脚相连。

因MOSFET配置在桥接网络中，二极管也配置成基本的全桥整流器网络格式。

用几个继电器，实现快速转换，以使电网AC能够通过MOSFET二极管为电池充电。

实际上，MOSFET内部二极管，此种桥式整流器网络结构，用单个变压器作为逆变器变压器和充电器变压器的过程简单。

流过MOSFET二极管电流方向

如下电路所示

将变压器AC整流为DC充电电压

用交流电源时，变压器线会交替改变其极性。

左图，若START为正极，橙色箭头指示电流通过D1，电池，D3并流回FINISH或变压器负极的电流模式。

在下一个AC周期中，极性反转，电流如蓝色箭头所示经过体二极管D4，电池D2并流回FINISH或变压器绕组的负极。这会不断重复，将两个AC周期都转换为DC并为电池充电。

因MOSFET包含在系统中，操作时必须格外小心，以确保这些器件在过程中不会损坏。

实用设计

如下电路图所示

MOSFET二极管应用于，为逆变器电池充电的整流器的设计，并带有继电器转换开关。

确保MOSFET在充电模式下绝对安全，并将二极管与变压器AC一起使用时，MOSFET栅极必须保持在接地电位，并且必须与电源DC完全断开。

1.在所有MOSFET的栅源极引脚间连接1 k电阻，并在驱动器IC的Vcc电源线上串联一个截止继电器。

2.截止继电器是SPDT继电器触点，其N / C触点与驱动器IC电源输入串联，在没有交流电源的情况下，N / C触点保持活动状态，从而允许电池电源到达驱动器IC，即为MOSFET供电。

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