• 反向恢复时间和反向恢复电流过大会导致损耗增加，这对于逆变电路而言是一个不利因素。

  • 通过使用反向恢复时间和反向恢复电流峰值小的MOSFET，能够大大减少逆变电路中的损耗，降低MOSFET损坏的风险。

  本文将为您介绍第二个主题“三相调制逆变电路的基本工作”。在上一主题中已经提到过，从本文开始我们将以电机驱动中常用的“正弦波驱动（三相调制）方式”为例进行讲解。

  •通过双脉冲测试比较PrestoMOS与普通SJ MOSFET的损耗（实测结果）

  •通过三相调制逆变电路比较PrestoMOS与普通SJ MOSFET的效率（仿真）

  图1为U相的三相调制逆变电路时序图。由于在U相呈正极性时High Side（Q1）会进行励磁，因此的占空比会随着接近U相电流峰值而逐渐增加，随着接近负极性而逐渐减小，并在U相呈负极性时进行续流。当U相呈负极性时则相反，Low Side（Q2）会进行励磁，并在U相呈正极性时续流。

  在这种驱动模式下，V相和W相也执行同样的PWM工作和续流工作，因此具有三相在AC输出的任何时间点均可进行切换的特点，称之为“三相调制”。

  各开关时间点的占空比D(t)能够正常的使用逆变器输出AC频率f和相位差θ，通过以下公式表示：

  图2为U相电流峰值附近（正极性）的U相电流波形和各相晶体管（Q1/Q2、Q3/Q4、Q5/Q6）的栅极驱动波形。

  下面我们将U相电流峰值附近用来在电感器中积蓄能量的励磁开关——U相High Side（Q1）从ON到OFF再到ON的区间，分为（1）～（13）个工作模式分别进行说明。下面的图表示从U相看的电流路径变化。

  •在被LU的励磁电流励磁过的LV中，续流电流因Q4 OFF而经由Q3的体二极管流过LV。

  • Q3 ON，流经Q3体二极管的续流电流会流过Q3的通道，以此来实现同步整流工作。

  •在被LU的励磁电流励磁过的LW中，续流电流因Q6 OFF而经由Q5的体二极管流过LW。

  •这样，LV和LW变为续流状态，该续流电流的合成电流使流过LU的电流得以保持。

  • Q5 ON，流经Q5体二极管的续流电流会流过Q5的通道，以此来实现同步整流工作。

  •首先，Q5 OFF，使续流电流再次流经Q5的体二极管，并通过与Mode（4）相同的电流路径流动。

  •电流路径变为与Mode（3）相同的路径，LU中流过续流电流和励磁电流。

  •电流路径变为与与Mode（2）相同的路径，LU中继续流过续流电流和励磁电流。

  • LU、LV、LW变为励磁状态，很大的励磁电流再次流过LU，并将电能积蓄在LU中。

  • Q2 ON，使流经Q2体二极管的续流电流流过Q2的通道，以此来实现同步整流工作。

  •由于Q1会在Q2体二极管续流期间导通（ON），因此会在Q1的通道和Q2的体 二极管中产生反向恢复电流。

  通过这样的工作过程，会产生Mode（12-2）中那样的体二极管反向恢复电流。Q1～Q6都会产生该体二极管的反向恢复电流，因此对于逆变电路而言，反向恢复特性的好坏很重要。该反向恢复电流的不良影响如下：

  例如像Mode（12-2）所示，当Q1导通时，会流过Q2的反向恢复电流。如果反向恢复电流峰值Irr较大，则Q1中将流过过大的电流。此时，如果超过MOSFET的额定值（如果电流密度变大），漏极-源极之间将发生短路，处于桥臂短路状态，有几率会使Q1和Q2的MOSFET损坏。

  流过体二极管的反向恢复电流时，在Mode（12-2）下，当Q2的体二极管导通时，Q1的漏极和源极之间将被施加Vin量的电压。此时的导通开关波形如图3所示。

  反向恢复时间trr越长，导通时Q1的漏极电流ID(t)流动的时间越长，在漏极和源极之间施加电压VDS(t)的时间越长。此时的开关损耗PSW通过下列公式来表示（TS为1个开关周期）。

  从公式（2）能够准确的看出，损耗能量EON是ID(t)和VDS(t)的积乘以时间所得到的面积分，可见，反向恢复越慢，开关损耗越大。在逆变电路中，流过电感器的电流会变为正弦波状，因此导通时的反向恢复电流会随开关时序发生明显的变化。也就是说，越接近正弦波峰值附近，反向恢复电流越大。所以，对于在正弦波峰值附近的开关工作，要格外的注意反向恢复电流引起的损耗会增加这一情况。

  综上所述，反向恢复时间和反向恢复电流过大对于逆变电路而言是一个坏因。利用反向恢复时间短且反向恢复电流峰值小的MOSFET，能够大大减少逆变电路中的损耗，并降低开关器件损坏的风险。

  通常而言，会通过双脉冲测试对逆变电路的单桥臂做评估。在下一篇文章中，我们将通过双脉冲测试对反向恢复特性优异的MOSFET和普通SJ MOSFET的损耗进行比较。

  原文标题：R课堂 逆变电路中开关器件反向恢复特性的重要性-三相调制逆变电路的基本工作

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