& 基于H桥拓扑结构的励磁电流放大器
基于H桥拓扑结构的励磁电流放大器
摘 要：利用H桥电路拓扑构建励磁电流放大器,该拓扑结构只需要两个IGBT功率管,结构简单,有效缩减了励磁设备的体积并降低了成本。建立了该放大器的数学模型和仿真模型,给出了相应的仿真和试验结果。仿真和试验表明,
【题　名】基于H桥拓扑结构的励磁电流放大器
【作　者】翟小飞 刘德志 欧阳斌
【机　构】海军工程大学电力电子研究所,武汉430033
【刊　名】《电工技术学报》 2009年第5期,114-118页
【关键词】励磁电流放大器 H桥拓扑结构 占空比 PI控制
【文　摘】利用H桥电路拓扑构建励磁电流放大器,该拓扑结构只需要两个IGBT功率管,结构简单,有效缩减了励磁设备的体积并降低了成本。建立了该放大器的数学模型和仿真模型,给出了相应的仿真和试验结果。仿真和试验表明,H桥拓扑结构的励磁电流放大器,具有快速动态性能,对直流电源输出电流幅值的要求低且放电速度快。该电流放大器的PWM控制信号的占空比D在0.5～0.8之间,弥补了Buck电路放电较慢和在特殊工况时PWM占空比较小的不足。
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励磁电流放大器,H桥拓扑结构,占空比,PI控制
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H桥的工作原理
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h桥拓补结构
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csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 22:40:49
大家过来看看，这个H桥的驱动电路，为什么会这样的？指点一下的！谢谢！
1.把Q3，Q4两个MOS管去掉不接，+300接+30V，OUTA跟/OUTA之间接一个300功率电阻测试，在PWMA输入脉冲500KHz的占空比为50%的方波（高电平为+3。3V，低电平为0V），用示波器探测OUTA跟/OUTA之间的波形（即功率电阻）如图波形，测试出来为两种波形跳动，一种上升沿比较快，一种比较慢的，大家帮忙解释一下的！
2。把Q1，Q2，Q3都去掉，/OUTA接一300欧功率电阻，功率电阻另一端接+30V，在PWMA中输入方波跟上述一样，测试电阻上的波形也是两种不断的跳动！而其它Q1，Q2，Q3跟Q4同样接法却不会出现这样的情况！原理跟波形图详见附件所示
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|WANGYUREN离线LV10总工程师积分：16201|主题：94|帖子：7382积分:16201LV10总工程师 08:28:19&帮你贴图：
||csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 08:36:17&谢谢！楼主有没什么看法的？ ||
WANGYUREN离线LV10总工程师积分：16201|主题：94|帖子：7382积分:16201LV10总工程师 08:43:17&楼主不是你？ ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 08:54:05&哈哈!怎么样？有没什么建议提点一下的 ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 10:01:26&在第二种情况时，MOS管G极输入的波形与D极上波形比较图 ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 10:03:17& ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 10:06:52&
YTDFWANGWEI离线LV7版主积分：94154|主题：136|帖子：42494积分:94154版主 17:03:35&你的驱动电路的接法看不懂，象上管你的驱动芯片的5脚干嘛接300V的地？电容E1的作用是干嘛？25V的话一工作簿直接爆掉？ ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 18:59:03&是这样的，+26V-1,+26V-2,+26V-3,+26V-4,+26V-5,+300V它们的电源的相对隔离的，HCPL-3120上电,芯片6、7接地，即MOS的G极接地的，当HCPL-3120的LED侧导通即6、7L输出高电平，通过5脚跟300V的地接一起形成GS的电位差即：26V-10V=16V的高电平，而电阻R3,Z1,E1,电路在MOS截止时，形成负电压即：GS=-10V，保证MOS管不被干扰.，这样能明白吗？
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||YTDFWANGWEI离线LV7版主积分：94154|主题：136|帖子：42494积分:94154版主 12:45:42&我不明白，你看一下，当Q1导通的时候，E1上电压时多少V。 ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 19:31:47&10V ,但在Q1截止时，会被拉低的，因为Q1的CISS的存在 ||
YTDFWANGWEI离线LV7版主积分：94154|主题：136|帖子：42494积分:94154版主 19:44:42&sorry,光看到地是一个样子，没注意你旁边的标号，我有空在好好看看。 ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 08:50:33&谢谢！我想问一下：1.MOS管的频率问题跟它的负载小电流时存在一定的关系的，是这样的吗？
2.昨天我让变压器仍然工作，只是把它把+26V-1,+26V-2,+26V-3,+26V-4,+26V-5的线路割断，而由外界稳压源来提供，就不会出来那个负载波形的干扰信号的（即那个不正常的波形），即排除了变压器的辐射干扰的原因；之后我再试了,+26V-2,+26V-3,+26V-4,+26V-5的线路割断由外界供电，+26V-1由变压器提供的，也不会出现那个干扰的信号，这是为什么？
3。我检测+26V-1,+26V-2,+26V-3,+26V-4,+26V-5的几个电源在MOS管的开通与截止是否有被拉低的，也是没有的，排除了变压器的负载能力没有问题。 ||WANGYUREN离线LV10总工程师积分：16201|主题：94|帖子：7382积分:16201LV10总工程师 09:22:31&从17楼附件的资料里看，H桥的驱动供电是工频变压器来供电？那变压器的绕组间分布电容多大？ ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 09:41:04&是的，H桥的驱动由工频变压器来供电的，变压器的绕组间电容分布倒没有测过，如果电容大的话将会引起什么样的情况的？ ||
WANGYUREN离线LV10总工程师积分：16201|主题：94|帖子：7382积分:16201LV10总工程师 09:58:11&顶楼的现象 ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 10:16:48&电路要怎样才能解决这样的问题，请求帮助！谢谢！ ||
WANGYUREN离线LV10总工程师积分：16201|主题：94|帖子：7382积分:16201LV10总工程师 10:36:54&太抬举俺了：一直在寻找分布电容耦合干扰的消除方法…… ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 10:40:57&不是抬举，我对高频电路要求知道比较少的，希望能多多学习一下的！
如果没法消除变压器的分布电容的干扰，电路没有新的思路可以介绍一二的？ ||
YTDFWANGWEI离线LV7版主积分：94154|主题：136|帖子：42494积分:94154版主 09:47:44&搞不明白，一个H桥的驱动为什么搞的这么麻烦为什么不用变压器隔离驱动？ ||csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 10:15:46&是这样的
1.个人对高频变压器的器件知识认识不够，对变压器隔离驱动把握度更低；
2.电路的要求是输出电压30-300v连续可调，1V的跳变；输出频率要求是0－500K的连续可调，1K的跳变，这对变压器的磁芯，电感量等等要求就很高了；
3.电路的OUTA,/OUTA与OUTB,/OUTB两者之间要存在90度的相位差，而OUTA与/OUTA，OUTB与/OUTB为180度的相位差的。 ||
WANGYUREN离线LV10总工程师积分：16201|主题：94|帖子：7382积分:16201LV10总工程师 10:38:17&输出频率要求是0－500K的连续可调？还没见过用变压器耦合直流信号的。 ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 10:44:31&？？ 变压器耦合直流信号？电路要求是这样的：四路的输出信号要求
WANGYUREN离线LV10总工程师积分：16201|主题：94|帖子：7382积分:16201LV10总工程师 10:52:50&频率调到0kHz？ ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 10:57:25&哈哈，0不输出了，1K开始，讲述的有漏 ||
WANGYUREN离线LV10总工程师积分：16201|主题：94|帖子：7382积分:16201LV10总工程师 11:26:43&1kHz驱动变压器块头估计不小 ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 11:42:05&脉冲变压器，电流小的话，个头应该不会很大的吧，但对于这样一个频率可调的，再加上我的负载四极压电马达是个容性负载的，要保证脉冲变压器不饱和，不产生振荡，我真是没把握的，哈哈 ||WANGYUREN离线LV10总工程师积分：16201|主题：94|帖子：7382积分:16201LV10总工程师 11:47:38&1kHz的MOSFET驱动变压器承受的伏秒积大，匝数*磁芯截面积少不了，线阻抗又不能太大（影响高频驱动电流），体积能小？ ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 11:54:42&嗯，但还没过我的工频变压器呢，嘿嘿，可以接受的，只要能做出来，体积我想问题不大
你有方案啦？介绍一下的如何？最近我被这个电路摧残的，唉，实在是没招了 ||
WANGYUREN离线LV10总工程师积分：16201|主题：94|帖子：7382积分:16201LV10总工程师 11:57:10&找找高压半桥驱动IC，做长时间高端驱动估计高端自举电容要大容量。 ||YTDFWANGWEI离线LV7版主积分：94154|主题：136|帖子：42494积分:94154版主 12:43:49&你这个电路咋感觉这么麻烦还不能理解呢？四路信号是不是共地的？前端做个AC-DC，输出30-300V可调的，后端接MOS管控制MOS管开关来调频不就完了吗？ ||
YTDFWANGWEI离线LV7版主积分：94154|主题：136|帖子：42494积分:94154版主 13:06:23&看看楼上的这种提议如何？ ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 14:21:52倒数7&四路信号是共地的，我的电路设计思路就是如你所说的，AC经过可控硅的斩波、整流桥整流、电容滤波得到DC30-300V电源的可调（实际结果可控硅斩波电源不是很理想，精度不行的；后续电路要更改为MOS管做成BUCK电路的），DSP产生PWM去控制两路的H桥来形成四路信号的输出。
我现在的问题就是：
1.H桥的输出波形有干扰波形，如顶楼所示，具体为什么产生这种干扰的波形不知道？（兄弟分析是工频变压器的分布电容产生的）我试了A：把变压器供给+26V－1几个电源电路割掉但变压器依然工作，几个+26V-1等用外界的稳压源来提供就不会产生那样的干扰波形；B:把变压器的+26V-2,+26V-3,+26V-4,+26V-5电源电路割掉，+26V-2,+26V-3,+26V-4,+26V-5由外界电源供电，则OUTA,/OUTA的H桥干扰信号没了，OUTB,/OUTB存在；C：把变压器的+26V-2,+26V-3,+26V-4,电源电路割掉，+26V-2,+26V-3,+26V-4由外界电源供电，则OUTA,/OUTA的H桥干扰信号没了，OUTB,/OUTB存在；
2.H桥的在负载小电流时（〈50mA时）电路时波形的下降沿时间变长，这是MOS管本身的原因还是我的MOS管驱动电路的原因引起的？ ||
YTDFWANGWEI离线LV7版主积分：94154|主题：136|帖子：42494积分:94154版主 14:42:07倒数5&四路信号是共地的话，在输出串联个MOS管控制MOS管的通断就可以了，这么麻烦干嘛？你这四个信号分别要接哪里去啊？ ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 15:22:24倒数4&信号的接法用图形表示吧：这样比较好理解的
WANGYUREN离线LV10总工程师积分：16201|主题：94|帖子：7382积分:16201LV10总工程师 13:14:43&硅钢片的饱和磁密比铁氧体的大多了，而且隔离H桥要四个驱动变压器，占板面积估计比一个工频电源变压器大。 ||
WANGYUREN离线LV10总工程师积分：16201|主题：94|帖子：7382积分:16201LV10总工程师 11:53:58&如果驱动变压器比IC贵，咋不试试IR2101之类的IC？ ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 12:00:23&自举驱动电路想过了，电路还更复杂，而且如果要隔离的话还得用光耦的，而且IR2101的频率能达到200KHz的吗？成本不是问题的！只要电路能成功的，哈哈！ ||
WANGYUREN离线LV10总工程师积分：16201|主题：94|帖子：7382积分:16201LV10总工程师 12:05:33&H桥是共电源轨的，低端驱动可共地，高端驱动是浮栅驱动，所以用自举电路，都不用光耦。 ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 12:46:12&但你高压的地也就系统的地比如MCU的地，LCD的，键盘的都共地了不是，安全性如何？最重要的是IR2101这样的芯片的频率是否能达到200KHz的 ||
WANGYUREN离线LV10总工程师积分：16201|主题：94|帖子：7382积分:16201LV10总工程师 13:11:04&原来要隔离啊，还以为像家用电磁炉那样不隔离呢 ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 10:29:00&好思路介绍一下的？你说的隔离变压器驱动是指这样的一种吗？
YTDFWANGWEI离线LV7版主积分：94154|主题：136|帖子：42494积分:94154版主 11:18:21&如果你想输出1-500KHZ的脉冲信号，驱动变压器估计无法满足你的要求，不过我觉得你可能步入一个误区，你的设计是什么样输入指标，又是什么样输出指标？ ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 11:34:27&电路设计要求：
1。输入电源：AC220V /50HZ, 200V〈输入电压〈240V；
2。输出电压：DC30-300V连续可调，1V的跳变，电流500mA；
3。输出四组信号频率：1－500KHz的方波信号连续可调，1KHz的跳变，四组信号要求如图所示：
注意：压电马达它是一个容性负载的
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 11:38:13&如果频率达不到500KHz，也可以降到200KHz的，但依然要连续可调，1KHz的跳变的；
这个电路是去驱一个高压的四极压电马达的。
这样的电路要求有没好的思路可以实现的？ ||
WANGYUREN离线LV10总工程师积分：16201|主题：94|帖子：7382积分:16201LV10总工程师 13:33:50&压电马达？兄弟牛啊！搞医疗电源？ ||csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 13:49:16倒数10&只是一个驱动器而已的，驱动压电马达的运转，累了，看我现在就做不出来，有没什么招的帮忙想想的！ ||
WANGYUREN离线LV10总工程师积分：16201|主题：94|帖子：7382积分:16201LV10总工程师 13:55:01倒数8&暂时脑筋转不过弯来：做SMPS的H桥几乎清一色的感性负载，容性负载H桥只在CCFL逆变器上见过。 ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 14:26:01倒数6&重要的是H桥的频率要这么的高，怎么设计才能最好的！这个问题一直解决不了的！ ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 13:53:27倒数9&1.MOS管为什么在负载小电流的时候，下降沿变长了，这是为什么？是MOS管的原因还是驱动电路的原因？
2.MOS管的上，下降沿的尖峰要如何消除的？除了在H桥的四个MOS管各并上一个电容，是否还有其它的好的建议的？ ||
WANGYUREN离线LV10总工程师积分：16201|主题：94|帖子：7382积分:16201LV10总工程师 09:20:09&再帮你放图：
||YTDFWANGWEI离线LV7版主积分：94154|主题：136|帖子：42494积分:94154版主 12:57:21&为什么要拿掉这个拿掉那个做实验？直接全带着，将变压器原变换成电阻测试电阻两端电压就可以了。还有就是你的电路时按照500k的频率设计的吗？ ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 13:52:30&谢谢你的回复！
1.刚开始测试时，我也全部连接测试，发现在波形不对后，才去掉其它一些器件以达到是否是这样器件或者电路PCB的回路引起的。
2.（将变压器原变换成电阻测试电阻两端电压就可以了）是指示波器测试电阻两端的电压波形吗？实际我测试时，我就是这样测试的。可能我提问题时说的不太明白！
3.电路设计是要求以500K频率进行的，器件的选择都是以这个标准选择进行的，但PCB走线，自己没有这方面的经验。只能尽自己最大努力去走线了。 ||
YTDFWANGWEI离线LV7版主积分：94154|主题：136|帖子：42494积分:94154版主 14:17:40&1、电路保持完整性
2、将变压器拆掉，原变绕组换成电阻
3、频率降低到100K
4、测量电阻两端电压，也就是全桥两个桥臂中间点的电压，看波形是否正常，正常升高频率。 ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 16:13:32&（将变压器拆掉，原变绕组换成电阻）对这句话我不太理解的能解释一下的吗？ ||
YTDFWANGWEI离线LV7版主积分：94154|主题：136|帖子：42494积分:94154版主 12:59:33&就是把变压器去掉，在H桥的两个桥臂中点接一个电阻，然后驱动H桥，看电阻两端的波形，来验证H桥及驱动电路是否正常。 ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 17:18:14&没错，是变压器影响到它的频率了，如果电源就得用变压器提供的，我要怎么解决这个变压器引起得问题？
2.在电流&30mA时电流的波形又成那样了，电流的大小会影响到频率的上限的！有没什么办法解决？或者有什么MOS推荐一款的，MOS管的要求：F&500KHZ,耐压&400V电流&=1A就可以了，我现在目前使用的MOS管为SPU01N60C3,还有我的电路栅极驱动有没改进一下的？ ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 21:33:47&这个电路如果我要加MOS管的GS之间加放电电阻来加快MOS管的截止时间，电路要如何加比较好的？ ||
csw1234离线LV4初级工程师积分：854|主题：9|帖子：142积分:854LV4初级工程师 16:19:37&要怎么消除变压器所引起的波形的异常情况！ ||
liu100149离线LV3助理工程师积分：398|主题：12|帖子：269积分:398LV3助理工程师 09:08:31倒数3&H桥PWM时，有声音是怎么回事 ||
friendygm离线LV2本网技师积分：102|主题：0|帖子：2积分:102LV2本网技师最新回复 23:29:39倒数1&电磁感应 ||
friendygm离线LV2本网技师积分：102|主题：0|帖子：2积分:102LV2本网技师 23:29:12倒数2&以上桥为例，Q1开通时是由电源经过22欧姆的电阻充电，Q1关断时是通过10k欧姆电阻放电，这充放电的速度必然是不一样的，波形不一样也就很容易理解了。 ||
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