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第4章 系统变频电路设计
型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。
2.功率MOSFET工作原理
截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。
导电：在栅源极间加正电压UGS，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。但栅极的正电压会将其下面P区中的空穴推开，而将P区中的少子—电子吸引到栅极下面的P区表面 ,当UGS大于UT（开启电压或阈值电压）时，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。
MOS管的输入端，等于是一个小电容器，输入的开关激励信号，实际上是在对这个电容进行反复的充电、放电的过程[10]。
3.功率MOSFET逆变电路设计
电力场效应晶体管是用栅极电压来控制漏极电流的，因此它的一个显著特点是驱动电路简单，驱动功率小[11]。本次设计功率管选择IRF840 MOSFET电力场效应晶体管驱动能力为500V/8A,RDS=0.8?,VGS=10V。下面是功率板模块的原理图以及对原理图的分析。逆变功率主板模块如图4-6所示。
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电子科技大学成都学院本科毕业设计论文
图4-6 逆变功率主板模块
Q1~Q2的漏极接整流后的直流高压311V，源极与Q3~Q4的漏极相连；Q3~Q4源极接直流地。Q1~Q4栅极分别接TLP250光耦输出脚2HO、1HO、2LO、1LO。VS1，VS2作为交流输出端；
R21~R22与R25~R26为充电限流电阻，作用是限制瞬时充电的电流值(功率管在饱和导通时漏极电压对MOS管源极的瞬时充电电流巨大，极易损坏MOS管的输入端)，一般取值不大选择4.7欧姆；
R23~R24与R27~R28为泄放电阻，作用是关机后栅极存储的电荷通过R1迅速释放，一般取值5~10K[12]；
D4~D7为充电限流电阻R上并联一个形成放电通路的二极管，此二极管在放电时导通，在充电时反偏截止。这样增加了充电限流电阻和放电二极管后，既保证了MOS管的安全，又保证了MOS管“开”与“关”的迅速动作。
交流输出端滤波电感L1与滤波电容C26组成滤波回路，使其波形更加光滑无谐波，大小L1为1mH，C26为2.2uF。
R29为电流取样电阻，串联在电路中采集负载电流，把电流信号转换为电压信号进行反馈，通过IFB引脚内部的基准峰值电压进[行比较，使其控制SPWM输出。
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第4章 系统变频电路设计
4.5 保护模块设计
4.5.1 电流保护
1.电流保护的意义
很多电子设备都有个额定电流，不允许超过额定电流，不然会烧坏设备。所以有些设备就做了电流保护模块。当电流超过设定电流时候，设备自动断电，以保护设备。
过电流保护主要包括短路保护和过载保护两种类型。短路保护的特点是整定电流大、瞬时动作。电磁式电流脱扣器(或继电器)、熔断器常用作短路保护元件。过载保护的特点是整定电流较小、反时限动作。热继电器、延时型电磁式电流继电器常用作过载保护元件。
2.电流保护的设计
EG8010 芯片的引脚 IFB是测量逆变器输出负载电流，主要用于过流保护检测，电流采样反馈部分，该引脚内部的基准峰值电压设定为 0.5V 过流检测延时时间 600mS，当某种原因导致负载电流偏高超出逆变器的负载电流， EG8010 根据引脚PWMTYP的设置状态将输出 SPWMOUT1～SPWMOUT4到“0”或“1”电平，关闭所有功率 MOSFET 使输出电压到低电平，该功能是主要保护功率 MOSFET 和负载，一旦进入过流保护后，EG8010 将在 16S 后释放重新打开功率 MOSFET 管再判断负载过流情况，释放打开功率 MOS 管的持续时间为 100mS, 释放的 100mS 时间里再判断过流事件，如果仍存在过流事件，EG8010 再将关闭所有功率MOSFET使输出电压到低电平，重新等待16S的释放，如果释放后正常运行达到 1分钟以上EG8010 将清除过流事件次数，否则连续释放次数累计 5 次后仍存在未正常运行 EG8010 将彻底关断 SPWM模块的输出，需要系统重新上电后释放。
电流保护模块模块如图4-7所示。
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图4-7 电路电流保护模块
通过采用电压比较器LM393比较分压电压和采样电阻得到的电压调节输出信号得以控制SPWMEN，或者控制SPWM输出信号高低得以保护此电路。
具体方法是：保护系统要求该装置负载电流超过2A时关闭SPWM输出，此时采样电阻R29(0.1欧姆)将采集到的电流转换为所获得电压0.2V，所以必须通过R12，R14所分压的接点电压也应该为0.2V，及Vr14=0.2V；所以经过公式Vr14=VCC/(R14+R12)*R14，取R12为10K，则R14就为417R。只有这样LM393比较器才能在输出负载电流大于2A时输出低电平控制SPWMEN，使其关闭SPWM输出，从而使得整个系统得以保护。
电流保护除了这里通过电压比较器外，EG8010 芯片的引脚 IFB是测量逆变器输出负载电流，主要用于过流保护检测，电流采样反馈部分，当某种原因导致负载电流偏高超出逆变器的负载电流， EG8010 根据引脚PWMTYP的设置状态将输出 SPWMOUT1～SPWMOUT4到“0”或“1”电平，关闭所有功率 MOSFET 使输出电压到低电平，该功能是主要保护功率 MOSFET 和负载。 4.5.2 电压保护
为防止过低或过高的输出电压供应到负载，EG8010内部设定了过压和欠压保护功能，使在设计过程中变得相对简单。下面对此次电压保护原理图做简要分析。
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