详解半桥软开关逆变式焊机的电路原理

电路工作原理如下述：

上一个周期刚结束时，电容C36已放完电荷，端电压为零；电容C37已充满电荷，端电压为直流母线电压U。

本周期开始，首先，主开关Q1和辅助开关Q01导通时，电流会沿着“+” → “Q1” → “B” →“T4一次侧” → “T5一次侧” → “L2” → “C”。变压器T5将电能传送到二次侧，二次侧整流二极管D16导通，电感L4储能。 主开关Q1开通时，由于饱和电感L2的作用，流过饱和电感L2和主开关Q1的电流会从零开始线性上升，故主开关Q1属于零电流开通。主开关Q1开通后，B点电压等同于直流母线“+”的电压U(略去主开关Q1导通压降)，因此辅助开关Q01两端没有电压，同样也没有电流流过，故辅助开关Q01属于零电压、零电流开通。过后，主开关Q1会PWM关断，由于二次侧电感L4电流不能突变，使得二次侧整流二极管D16电流逐步分流到整流二极管D15上，最终，两组整流二极管同时导通，中频变压器T5一次侧和二次侧均被短路。

主开关Q1关断后，饱和电感L2和中频变压器T5的漏感以及逆变电路分布电感中电流不能突变，继续沿着“A” →“Q01” →“Q02体内二极管” →“B” →“T4一次侧” → “T5一次侧” → “L2” →“C”的路径流动，电容C36被线性充电，电容C37被线性放电，A点和B点电压缓慢下降。主开关Q1两端电压由零开始线性上升，所以主开关Q1属于零电压关断，随着时间的推移，电容C36被充上电压值为U的母线电压，电容C37放电到电压值为零，此时饱和电感L2和变压器T5的漏感以及逆变电路分布电感的电流转变路径，沿着“-” →“Q2体内二极管” → “B” → “T4一次侧” → “T5一次侧” → “L2” → “C”继续流动，此时使辅助开关Q01关断，可见Q01属于零电压、零电流关断。

这个周期结束后，电容C37已放完电荷，端电压为零；电容C36已充满电荷，端电压为直流母线电压U。

接着下一个周期开始，主开关Q2和辅助开关Q02同时道通，电流会沿着“C” → “L2” → “T5一次侧” → “T4一次侧” → “B” →“Q2” →“-”。变压器T5将电能传送到二次侧，二次侧整流二极管D15导通，电感L4储能。 主开关Q2开通时，由于饱和电感L2的作用，流过饱和电感L2和主开关Q2的电流会从零开始线性上升，故主开关Q2属于零电流开通。主开关Q2开通后，B点电压等同于直流母线“-”的电压(略去主开关Q2导通压降)，因此辅助开关Q02两端没有电压，同样也没有电流流过，故辅助开关Q02属于零电压、零电流开通。过后，主开关Q2会PWM关断，由于二次侧电感L4电流不能突变，使得二次侧整流二极管D15电流逐步分流到整流二极管D16上，最终，两组整流二极管同时导通，中频变压器T5一次侧和二次侧均被短路。

主开关Q2关断后，饱和电感L2和中频变压器T5的漏感以及逆变电路分布电感中电流不能突变，继续沿着“C” →“L2” →“T5一次侧” → “T4一次侧” → “B” →“Q02” → “Q01体内二极管” →“A”的路径流动，电容C37被线性充电，电容C36被线性放电，A点和B点电压缓慢上升。主开关两两端电压由零开始线性上升，所以主开关Q2属于零电压关断，随着时间的推移，电容C37被充上电压值为U的母线电压，电容C36放电到电压值为零，此时饱和电感L2和变压器T5的漏感以及逆变电路分布电感的电流转变路径，沿着“C” →“L2” →“T5一次侧” → “T4一次侧” → “B” →“Q1体内二极管” →“+”继续流动，此时使辅助开关关断，可见Q02属于零电压零电流关断。

如此周而复始，就实现了半桥软开关逆变功能。可以看出，两组主开关工作于零电流开通、零电压关断的状态，实现了主开关的软开关功能，达到了减小主开关电压电流应力，减小了引起电磁干扰的开关时的电压电流变化率，减小了主开关器件因开关损耗带来的发热热量。同时，用于协同创造软开关条件的辅助开关更是工作在零电压、零电流开通和零电压、零电流关断状态。因此，两组辅助开关只承受很小的开关电压、电流应力，引起电磁干扰和因开关损耗带来的发热热量都很小。满足半桥软开关逆变功能的驱动脉冲电路实现

参见图三

U1为一电流型PWM集成电路，其1脚为软启动端，外接分压电阻R13、R26和电容C14组成软启动定时电路；2脚为5.1V内部基准稳压电源；3脚和12脚接电源地；4脚为一次侧脉冲电流信号输入端；5脚为误差信号电压输入端，5脚6脚和7脚内部为一运放电路，5脚为该运放输入同相端，6脚为该运放电路反相端，7脚为该运放输出端，6脚7脚相连，内部运放接成了以5脚为输入端的射极跟随器；8脚外接电容C17为PWM定频电容；9脚外接电阻R31为PWM定频电阻；10脚为同步信号输出端；11脚和14脚为PWM脉冲信号的两个互补输出端；13脚和15脚为电源供电端；16脚为脉冲关断端。从11脚和14脚输出的相位相差1800 的互补的PWM脉冲信号送到由MOSFET管M5、M6、M7、M8组成的功率放大驱动电路后由隔离驱动变压器T2隔离，分成两组由二极管D5、D13电阻R22、R41、R42、R43电容C22、C23整形后通过插座A2送至主开关Q1和Q2栅极。

这组PWM信号的脉冲宽度是变化的，其脉冲宽度是根据焊接电流给定与实际焊接输出电流的误差而不停调整变化的。

从PWM集成电路U1的8脚取出，通过集成电路U2B射极跟随放大后的锯齿波信号;从PWM集成电路U1的10脚取出的脉冲同步信号;11脚和14脚取出的PWM脉冲信号以及从PI调节器送来的放大调节后的误差信号一起送到由集成电路U3A、U3B、U4A、U4B、U5A、U5B、U6和U7以及电阻R1、R2、R3、R4、R11、R12、R16电容C1等组成的脉冲锁相，分频电路，其输出通过由MOSFET管M1、M2、M3、M4组成的功率放大驱动电路后由隔离驱动变压器T1隔离，分成两组由二极管D1、D6电阻R9、R10、R21、R23电容C2、C3整形后通过插座A1送至辅助开关Q01和Q02栅极。这组相位相差1800驱动信号的脉冲