半橋逆變電路是電子鎮(zhèn)流器和電子節(jié)能燈中最常用也是最基本的電路，正確地理解它的工作原理，將有助于我們合理地選擇元器件如磁環(huán)變壓器、扼流電感、啟動電容等元件的參數(shù)，正確地安排三極管的驅(qū)動電路，以降低它的功耗與熱量，提高整燈的可靠性。遺憾地是過去受觀測儀器（如示波器）和測試手段的局限，我們無法觀測到電路中關(guān)鍵點如三極管各個電極電流的正確波形（如文獻(xiàn)4的電流iB、ic的起始波形就是錯誤的），因而無法作出符合實際情況的定量分析和判斷，以至形成一些錯誤的概念。最近看到深愛公司葉文浩先生發(fā)表在中國照明電器（刊載于04年11、12期）的文章，受到不少啟發(fā)，到歐普照明公司后，利用比較先進(jìn)的示波器TDS5000，對電路關(guān)鍵點的電流和電壓波形，進(jìn)行了仔細(xì)的測試，感到認(rèn)識上有所提高，澄清了過去不少胡塗概念，特撰寫本文，拋磚引玉，與葉先生商榷，并就教于國內(nèi)方家。

 

半橋逆變電路的工原理，盡管這個電路是眾所周知的，但人們對它的理解卻并不十分正確，存在一些錯誤觀念。

 

半橋逆變電路工作原理如圖1

 

 

工作原理：

①tl時間：開關(guān)K1導(dǎo)通，K2截止，電流方向如圖中①，電源給主變T供電，并給電容C2充電。

②t2時間：開關(guān)K1、K2都截止，負(fù)截?zé)o電流通過（死區(qū)）。

③t3時間：開關(guān)K1截止，K2導(dǎo)通，電容C2向負(fù)載放電。

④t4時間：開關(guān)K1、K2均截止，又形成死區(qū)。如此反復(fù)在負(fù)載上就得到了如圖2的電流，實現(xiàn)了逆變的目的。

 

IGBT焊機(jī)的工作原理

①電源供給：

和場效應(yīng)管作逆變開關(guān)的焊機(jī)一樣，焊機(jī)電源由市電供給，經(jīng)整流、濾波后供給逆變器。

 

②逆變：

由于IGBT的工作電流大，可采用半橋逆變的形式，以IGBT作為開關(guān)，其開通與關(guān)閉由驅(qū)動信號控制。

 

③驅(qū)動信號的產(chǎn)生：

驅(qū)動信號仍然采用處理脈寬調(diào)制器輸出信號的形式。使得兩路驅(qū)動信號的相位錯開（有死區(qū)），以防止兩個開關(guān)管同時導(dǎo)通而產(chǎn)生過大電流損壞開關(guān)管。驅(qū)動信號的中點同樣下沉一定幅度，以防干擾使開關(guān)管誤導(dǎo)通。

 

④保護(hù)電路：

IGBT焊機(jī)也設(shè)置了過流、過壓、過熱保護(hù)等，有些機(jī)型也有截流，以保證焊機(jī)及人身安全，其工作原理與場效應(yīng)管焊機(jī)相似。

 

逆變與整流是兩個相反的概念，整流是把交流電變換為直流電的過程，而逆變則使把直流電改變?yōu)榻涣麟姷倪^程，采用逆變技術(shù)的弧焊電源稱為逆變焊機(jī)。逆變過程需要大功率電子開關(guān)器件，采用絕緣柵雙極晶體管IGBT作為開關(guān)器件的逆變焊機(jī)成為IGBT逆變焊機(jī)。

 

逆變焊機(jī)的工作過程如下：將三相或單相工頻交流電整流，經(jīng)濾波后得到一個較平滑的直流電，由IGBT組成的逆變電路將該直流電變?yōu)閹资甂HZ的交流電，經(jīng)主變壓器降壓后，再經(jīng)整流濾波獲得平穩(wěn)的直流輸出焊接電流。

 

逆變電焊機(jī)優(yōu)點：由于逆變工作頻率很高，所以主變壓器的鐵心截面積和線圈匝數(shù)大大減少，因此，逆變焊機(jī)可以在很大程度上節(jié)省金屬材料，減少外形尺寸及重量，大大減少電能損耗，更重要的是，逆變焊機(jī)能夠在微妙級的時間內(nèi)對輸出電流進(jìn)行調(diào)整，所以就能實現(xiàn)焊接過程所要求的理想控制過程，獲得滿意的焊接效果。

 

半橋逆變電路的工作原理

1、半橋逆變電路的等效電路：

 

 

2、半橋逆變電路的工作原理：上圖中，A、B分別為兩個半橋中點，uAB是它們之間的電壓，R是等效電阻，L為扼流電感，LC構(gòu)成串聯(lián)諧振電路，將uAB的方波輸入轉(zhuǎn)變?yōu)镃兩端的近似正弦波，完成了逆變過程。

 

3、典型電子日光燈電路中的應(yīng)用：

 

 

圖中L2、C6、RLA，就是半橋逆變電路，燈管等效電阻是由燈管電壓和燈管電流決定。

 

左側(cè)電路將直流電轉(zhuǎn)換成方波（為了順利起振和持續(xù)振蕩，電路比較復(fù)雜），由高頻變壓器提供半橋中點，由C7、C8組成無源半橋中點，實現(xiàn)了由直流到交流的逆變。