技能实训 8 555 触发源的半桥逆变实验

1. 技能实训8555触发源的半桥逆变实验

2. 一、实验目的 二、实验设备 三、实验原理 四、实验步骤 五、实验要求及注意事项 六、问题思考

3. 一、实验目的 1、了解半桥逆变电路工作原理。 2、了解NE555驱动信号的半桥逆变。

4. 二、实验设备 光伏逆变原理与检修实验箱一台、双 通道示波器一台

5. 三、实验原理 1、半桥逆变原理 脉宽调制型半桥逆变电路,作为电子仪器电源的主电路形式之一得到广泛应用。其结构形式如图1 所示。在图1 (a) 中E 为一直流恒电源,通常由电网电压经全桥整流滤波获得; S1 、S2为大功率的场效应管或IGBT 器件；C1、C2为换流电容。若把S1、S2 视为理想开关并引入理想变压器模型。

6. 图1 　半桥电路原理图 ( a) 　常用电路　　( b) 　等效电路

7. 2、半桥电路概念的引入及其工作原理 半桥电路的基本拓扑：

8. 电容器C1和C2与开关管Q1、Q2组成桥，桥的对角线接变压器T1的原边绕组，故称半桥变换器。如果此时C1=C2，那么当某一开关管导通时，绕组上的电压只有电源电压的一半。 电路的工作过程大致如下： A、Q1开通，Q2关断，此时变压器两端所加的电压为母线电压的一半，同时能量由原边向副边传递。 B、Q1关断，Q2关断，此时变压器副边两个绕组由于整流二极管两个管子同时续流而处于短路状态，原边绕组也相当于短路状态。 C、Q1关断，Q2开通。此时变压器两端所加的电压也基本上是母线电压的一半，同时能量由原边向副边传递。副边两个二极管完成换流。

9. 用作桥臂的两个电容选用问题： 从半桥电路结构上看，选用桥臂上的两个电容C1、C2时需要考虑电容的均压问题，尽量选用C1=C2的电容，那么当某一开关管导通时，绕组上的电压只有电源电压的一半，达到均压效果，一般情况下，还要在两个电容两端各并联一个电阻（原理图中的R1和R2）并且R1=R2进一步满足要求，此时在选择阻值和功率时需要注意降额。此时，电容C1、C2的作用就是用来自动平衡每个开关管的伏秒值，（与C3的区别：C3是滤去影响伏秒平衡的直流分量）。 半桥电路的驱动问题： 1、原边线圈过负载限制：要给原边的功率管提供独立的电流限制； 2、软启动：启动时，要限制脉宽，使得脉宽在启动的最初若干个周期中慢慢上升；

10. 3、磁的控制：控制晶体管驱动脉冲宽度相等，要使正反磁通相等，不产生偏磁； 3、磁的控制：控制晶体管驱动脉冲宽度相等，要使正反磁通相等，不产生偏磁； 4、防止直通：要控制占空比上限缩小； 5：电压的控制和隔离：电路要闭环控制，隔离可以是光电隔离器、变压器或磁放大器等； 6、过压保护：通常是封闭变换器的开关脉冲以进行过压保护； 7、电流限制：电流限制安装在输入或输出回路上，在发生短路时候起作用； 8、输入电压过低保护：规定只有在发挥良好性能的足够高的电压下才能启动； 9、此外，还要有合适的辅助功能：如浪涌电流限制和输出滤波环节等。

11. 四、实验步骤 1、将555PWM方波发生器的输出102、103端口分别接入信号放大器输入端108、109端口。 2、信号放大器的输出110、111端口分别接到半桥逆变电路信号触发118、119端口。 3、蓄电池正极128端口接到半桥逆变电路直流输入120端口，蓄电池负极129端口接到半桥逆变电路的123端口。 4、打开实验箱电源开关和蓄电池开关，用示波器两个通道同时观察555PWM方波发生器的输出102、103端口、示波器负极接在123端口上，观察输出波形是5v并反相的，并可通过脉宽及频率旋钮改变其输出的频率及脉宽，观察结束后记录并保存。

12. 5、观察信号放大器输出波形，也用示波器的两个通道同时观察其输出110、111端口波形。可用555PWM方波发生器的脉宽及频率旋钮改变其输出的频率及脉宽，认真观察是否为10v并反相，观察后记录并保存。5、观察信号放大器输出波形，也用示波器的两个通道同时观察其输出110、111端口波形。可用555PWM方波发生器的脉宽及频率旋钮改变其输出的频率及脉宽，认真观察是否为10v并反相，观察后记录并保存。 6、在理解半桥逆变原理后，用示波器观察半桥逆变输出的121、122端口，示波器负接122端口，正接121端口，则可观察其输出波形，回忆全桥逆变输出波形的电压，半桥逆变输出电压为全桥输出的一半。可通过555PWM方波发生器的脉宽及频率旋钮改变半桥逆变输出的频率及脉宽。认真观察实验结果，记录并保存。 7、负载实验

13. 五、实验要求及注意事项 1、分析半桥逆变输出波形，并理解MOSFET的管压降。 2、分析半桥逆变输出电压为何为全桥的一半。 3、注意蓄电池不能反接，否则引起短路。

14. 六、问题思考 半桥逆变电路的两个电容起什么作用？