逆變器場管發熱是什麼原因?

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逆變器的場效應管工作於開關狀態,並且流過管子的電流很大,若管子選型不合適、驅動電壓幅度不夠大或電路的散熱不好,皆可導致場效應管發熱。下面我們就來詳細介紹一下逆變器中場效應管發熱的原因。

1、場效應管的選型不合適


逆變器中的場效應管工作於開關狀態,一般要求其漏極電流盡可能的大一些,導通電阻儘可能的小一些,這樣可以減小管子的飽和壓降,從而降低管耗,減小發熱量。

查閱場效應管手冊,我們會發現場效應管的耐壓值越高,其導通電阻就越大,而那些漏極電流大、耐壓值低的管子,它們的導通電阻一般都在數十毫歐以下。


假設圖1中的負載電流為5A,我們選用逆變器常用的場效應管RU75N08R(見上圖)和耐壓值為500V的IRF840皆可,它們的漏極電流皆>5A,但兩個管子的導通電阻不同,驅動相同的電流,它們的發熱量相差很大。RU75N08R的導通電阻只有0.008Ω,而IRF840的導通電阻為0.85Ω,在流過管子的負載電流皆為5A時,RU75N08R的管壓降只有0.04V,此時場效應管的管耗僅有0.2W,而IRF840的管壓降可達4.25W,管耗高達21.25W。由此可見,逆變器的場效應管的導通電阻越小越好,導通電阻大的管子,在大電流下管耗相當大。

2、驅動電路的驅動電壓幅度不夠大

場效應管是一種電壓控制器件,若想降低管耗,減小發熱量,場效應管柵極的驅動電壓的幅度應足夠大,並且驅動脈衝的邊沿要陡直,這樣皆可以減小管壓降,降低管耗。

3、場效應管散熱不好

由於逆變器的場效應管管耗較大,工作時一般要求要外接面積足夠大的散熱片,並且外接散熱片與場效應管自身散熱片之間應緊密接觸(一般要求塗抹導熱硅脂),若外接散熱片較小或與場效應管自身散熱片接觸不夠緊密,皆可導致管子發熱。


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簡介

逆變器是指將直流電轉變為交流電的裝置(DC-AC變換器);與逆變器相對的是整流器,它是指將交流電轉變為直流電的裝置(AC-DC變換器);除此之外,還有改變直流電輸出電壓高低的裝置(DC-DC變換器);以及改變交流電輸出電壓高低的裝置(AC-AC變換器),後者也就是我們常說的變壓器。

工作原理

逆變器的工作原理說難也難,說簡單也簡單,它涉及到電氣系統中的電力電子技術,下面我簡單的介紹一下它的工作原理。

一個簡單的逆變器電路如下圖所示。

Ud為直流電源,S1、S2、S3、S4為四個開關,負載為一個電阻。

當控制開關S1、S4閉合,S2、S3斷開時,電路通路如下圖左側紅色部分所示,負載兩端的電壓如下圖右側紅色部分所示,負載電流如下圖右側紫色部分所示。

當控制開關S2、S3閉合,S1、S4斷開時,電路通路如下圖左側紅色部分所示,負載兩端的電壓如下圖右側紅色部分所示,負載電流如下圖右側紫色部分所示。

由上面的敘述可以看出,合理控制電路中四個開關的通斷情況,可以控制負載兩端的電壓和電流方向。當快速的在上面兩種情況之間切換時,負載兩端的電壓方向會交替變化,如同接了交流電一樣,這就是逆變器的工作原理。

只不過實際中的逆變電路更加複雜,而且電路中的開關用的是場效應管等半導體元器件,通過控制邏輯控制管子的開斷,起到開關的作用。控制結構圖如下圖所示。

下圖是一個比較複雜的逆變器電路圖。

逆變器場效應管發熱原因

場效應管是一個半導體元器件,有自己的功率,所以發熱是正常現象,發熱量與功率大小直接相關。

場效應管的功率一般可分為直流功率和交流功率。直流功率是指場管導通時的功率,交流功率則是指場管在導通和關斷時的功率。場效應管消耗的功率大小與管子特性和管子開關頻率等有關。內阻大的管子,頻繁開關的管子,消耗的功率就大,發熱量也就越大。

場效應管輕微發熱是正常現象,但是發熱嚴重,乃至管子被燒燬,則是下面的原因:

  1. 電路設計不合理;

  2. 管子針腳接錯,極性接反;

  3. 管子選型不合理,管子的參數要與電路電氣參數相匹配。


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