在家電應用中，最主要的就是高效率和節能，三相無刷直流電機正是因為具有效率高、尺(chi)寸(cun)小(xiao)的(de)優(you)點(dian)，被(bei)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)在(zai)家(jia)電(dian)設(she)備(bei)及(ji)其(qi)他(ta)很(hen)多(duo)應(ying)用(yong)中(zhong)。除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai)，由(you)於(yu)還(hai)將(jiang)機(ji)械(xie)換(huan)向(xiang)裝(zhuang)置(zhi)替(ti)換(huan)成(cheng)電(dian)子(zi)換(huan)向(xiang)器(qi)
，三(san)相(xiang)無(wu)刷(shua)電(dian)機(ji)進(jin)而(er)被(bei)認(ren)為(wei)可(ke)靠(kao)性(xing)比(bi)原(yuan)來(lai)更(geng)高(gao)了(le)。

 

標準的三相功率級（power stage）被用來驅動一個三相無刷直流電機，如圖1所示。功率級產生一個電場
，為了使電機很好地工作，這個電場必須保持與轉子磁場之間的角度接近 90°。六步序列控製產生6個定子磁場向量

，這些向量必須在一個指定的轉子位置下改變。霍爾效應傳感器掃描轉子的位置。為了向轉子提供6個步進電流，功率級利用6個可以按不同的特定序列切換的功率MOSFET。下麵解釋一個常用的切換模式，可提供6個步進電流。

 

 

MOSFET Q1
、Q3和Q5高頻（HF）切換，Q2、Q4和Q6低頻（LF）切換。當一個低頻MOSFET處於開狀態
，而且一個高頻MOSFET 處於切換狀態時，就會產生一個功率級。

 

步驟1） 功率級同時給兩個相位供電，而對第三個相位未供電。假設供電相位為L1、L2，L3未供電。在這種情況下，MOSFET Q1和Q2處於導通狀態
，電流流經Q1、L1、L2和Q4。

 

步驟2） MOSFET Q1關斷。因為電感不能突然中斷電流，它會產生額外電壓，直到體二極管D2被直接偏置，並允許續流電流流過。續流電流的路徑為D2
、L1、L2和Q4。

 

步驟3） Q1打開
，體二極管D2突然反偏置。Q1上總的電流為供電電流與二極管D2上的恢複電流之和。　　顯示出其中的體-漏二極管。電流流入到體-漏二極管D2（見圖1），該二極管被正向偏置
，少數載流子注入到二極管的區和P區。

 

當MOSFET Q1導通時，二極管D2被反向偏置， N區的少數載流子進入P+體區

，反之亦然。這種快速轉移導致大量的電流流經二極管，從N-epi到P+區，即從漏極到源極。電感L1對於流經Q2和Q1的尖峰電流表現出高阻抗。Q1表現出額外的電流尖峰
，增加了在導通期間的開關損耗。

 

為改善在這些特殊應用中體二極管的性能，研發人員開發出具有快速體二極管恢複特性MOSFET。當二極管導通後被反向偏置
，反向恢複峰值電流Irrm較小。

 

結合一種簡單的逆變器電路圖分析PWM逆變器電路的工作原理

 

 

電阻R2和電容C1套集成電路內部振蕩器的頻率。預設R1可用於振蕩器的頻率進行微調。14腳和11腳IC內部驅動晶體管的發射極終端。的驅動晶體管（引腳13和12）的集電極終端連接在一起，並連接到8 V軌（7808輸出）。可在IC的引腳14和15兩個180度，淘汰50赫茲脈衝列車。

 

這些信號驅動器在隨後的晶體管階段。當14腳的信號為高電平
，晶體管Q2接通，就這反過來又使晶體管Q4，Q5，Q6點從目前的+12 V電源（電池）連接流一個通過的上半部分（與標簽的標記）變壓器（T1）中，小學通過晶體管Q4
，Q5和Q6彙到地麵。

 

因此誘導變壓器二次電壓（由於電磁感應）
，這個電壓220V輸出波形的上半周期。在此期間，11腳低，其成功的階段將處於非活動狀態。當IC引腳 11雲高的第三季度結果Q7的獲取和交換，Q8和Q9將被打開。從+12 V電源通過變壓器的初級下半部和彙到地麵通過晶體管的Q7，Q8

，Q9，以及由此產生的電壓
，在T2次級誘導有助於的下半部周期（標簽上標明）電流流 220V輸出波形。

 

逆變電路的輸出電壓調節部分的工作原理

逆變器輸出（T2的輸出）挖掘點的標記為B
，C
，並提供給變壓器T2的主。在變壓器T2的下降這個高電壓的步驟

，橋梁D5整流它和這個電壓（將逆變器的輸出電壓成正比）是提供的PIN1通過奧迪R8
，R9，R16和（該IC的內部錯誤放大器的反相輸入）這個電壓與內部參考電壓比較。

 

此誤差電壓成正比的輸出電壓所需的值和IC調節占空比的驅動信號（引腳14和12）為了使輸出電壓為所需的值的變化。R9的預設，可用於調節逆變器輸出電壓，因為它直接控製變頻器的輸出電壓誤差放大器部分的反饋量。

 

二極管D3和D4續流二極管，保護驅動級晶體管的開關變壓器（T2）初選時產生的電壓尖峰。R14和R15限製基地的第四季度和Q7。R12和 R13為第四季度和Q7防止意外的開關ON下拉電阻。C10和C11是繞過從變頻器的輸出噪聲。C8是一個濾波電容的穩壓IC 7805。R11的限製限製了電流通過LED指示燈D2的。

 

電力逆變器中的二極管作用

高(gao)效(xiao)率(lv)和(he)節(jie)能(neng)是(shi)家(jia)電(dian)應(ying)用(yong)中(zhong)首(shou)要(yao)的(de)問(wen)題(ti)。三(san)相(xiang)無(wu)刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)因(yin)其(qi)效(xiao)率(lv)高(gao)和(he)尺(chi)寸(cun)小(xiao)的(de)優(you)勢(shi)而(er)被(bei)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)在(zai)家(jia)電(dian)設(she)備(bei)中(zhong)以(yi)及(ji)很(hen)多(duo)其(qi)他(ta)應(ying)用(yong)中(zhong)。此(ci)外(wai)，由(you)於(yu)采(cai)用(yong)了(le)逆(ni)變(bian)器(qi)電(dian)子(zi)換(huan)向(xiang)器(qi)代(dai)替(ti)機(ji)械(xie)換(huan)向(xiang)裝(zhuang)置(zhi)
，三(san)相(xiang)無(wu)刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)被(bei)認(ren)為(wei)可(ke)靠(kao)性(xing)更(geng)高(gao)。

 

標準的三相功率級（power stage）被用來驅動一個三相無刷直流電機。功率級產生一個電場，為了使電機很好地工作
，這個電場必須保持與轉子磁場之間的角度接近90°。六步序列控製產生6個定子磁場向量，這些向量必須在一個指定的轉子位置下改變。霍爾效應傳感器掃描轉子的位置。為了向轉子提供6個步進電流
，功率級利用6個可以按不同的特定序列切換的功率MOSFET。下麵解釋一個常用的切換模式
，可提供6個步進電流。

 

MOSFET Q1、Q3和Q5高頻（HF）切換，Q2
、Q4和Q6低頻（LF）切換。當一個低頻MOSFET處於開狀態
，而且一個高頻MOSFET 處於切換狀態時，就會產生一個功率級。

 

步驟1） 功率級同時給兩個相位供電，而對第三個相位未供電。假設供電相位為L1、L2，L3未供電。在這種情況下，MOSFET Q1和Q2處於導通狀態，電流流經Q1、L1、L2和Q4。

 

步驟2）MOSFET Q1關斷。因為逆變器電感不能突然中斷電流
，它會產生額外電壓，直到體二極管D2被直接偏置
，並允許續流電流流過。續流電流的路徑為D2、L1


、L2和Q4。

 

步驟3）Q1打開，體二極管D2突然反偏置。Q1上總的電流為供電電流（如步驟1）與二極管D2上的恢複電流之和。

 

顯示出其中的體-漏二極管。在步驟2
，電流流入到體-漏二極管D2（見圖1），該二極管被正向偏置，少數載流子注入到二極管的區和P區。

 

當MOSFET Q1導通時
，二極管D2被反向偏置
， N區的少數載流子進入P+體區，反之亦然。這種快速轉移導致大量的電流流經二極管，從N-epi到P+區


，即從漏極到源極。電感L1對於流經Q2和Q1的尖峰電流表現出高阻抗。Q1表現出額外的電流尖峰

，增加了在導通期間的開關損耗。圖4a描述了MOSFET的導通過程。

 

為改善在這些特殊應用中體二極管的性能，研發人員開發出具有快速體二極管恢複特性MOSFET。當二極管導通後被反向偏置，反向恢複峰值電流Irrm較小。

 

在電力逆變電源中我們對比測試了標準的MOSFET和快恢複MOSFET。ST推出的STD5NK52ZD（SuperFREDmesh係列）放在Q2（LF）中
，如圖4b所示。在Q1 MOSFET（HF）的導通工作期間

，開關損耗降低了65%。采用STD5NK52ZD時效率和熱性能獲得很大提升（在不采用散熱器的自由流動空氣環境下，殼溫從60°C降低到50°C）。在這種拓撲中，MOSFET內部的體二極管用作續流二極管，采用具有快速體二極管恢複特性MOSFET更為合適。

 

SuperFREDmesh技術彌補了現有的FDmesh技術，具有降低導通電阻
，齊納柵保護以及非常高的dv/dt性能，並采用了快速體-漏恢複二極管。N溝道520V
、1.22歐姆、4.4A STD5NK52ZD可提供多種封裝，包括TO-220、DPAK、I2PAK和IPAK封裝。該器件為工程師設計開關應用提供了更大的靈活性。其他優勢包括非常高的dv/dt，經過100%雪崩測試，具有非常低的本征電容
、良好的可重複製造性
，以及改良的ESD性能。此外，逆變器與其他可選模塊解決方案相比，使用分立解決方案還能在PCB上靈活定位器件，從而實現空間的優化，並獲得有效的熱管理，因而這是一種具有成本效益的解決方案。