一 推挽逆變器的原理分析

主電路如圖1所示：

Q1，Q2理想的柵極（UG1,UG2）漏極(UD1,UD2)波形如圖2所示：

實際輸出的漏極波形：

從實際波形中可以看出，漏極波形和理想波形存在不同：在Q1,Q2兩管同時截止的死區處都長了一個長長的尖峰，這個尖峰對逆變器/UPS性能的影響和開關管Q1,Q2的威脅是不言而喻的，這里就不多說了。

二 Q1,Q2兩管漏極產生尖峰的成因分析

從圖1中可以看出，主電路功率元件是開關管Q1,Q2和變壓器T1。 Q1,Q2的漏極引腳到TI初級兩邊走線存在分布電感， T1初級存在漏感，當然T1存在漏感是主要的。考慮到漏感這個因素我們畫出推挽電路主電路等效的原理圖如圖4所示：

從圖4中可以看出L1,L2就等效于變壓器初級兩邊的漏感，我們來分析一下Q1導通時的情形：當Q1的柵極加上足夠的驅動電壓后飽和導通，電池電壓加到漏感L1和變壓器T1初級上半部分，當然絕大部分是加到T1初級上半部分,因為L1比T1初級上半部分電感小得多。此時Q2是截止的，主電路電流方向為從電池正極到T1初級上半部分到L1到Q1的DS再回到電池的負極;L1上電壓的極性為左負右正，T1初級上半部分電壓的極性為上負下正，如圖5所示：

當Q1柵極信號由高電平變為低電平時，此時Q2也還截止，即死區處Q1,Q2都不導通，T1初級上半部分由于和次級耦合的原因，能量僅在Q1導通時向次級傳遞能量，到Q1截止時T1初級上半部分上端的電位已恢復到電池電壓，而L1可以看做是是一個獨立的電感，它儲存的能量耦合不到變壓器T1的次級。但是，隨著Q1由導通轉向截止，L1上的電流迅速減小，大家知道電感兩端的電流是不能突變的，根據自感的原理L1必然要產生很高的反向感生電動勢來阻礙它電流的減小，所以此時電感電壓的極性和圖5相反，T1初級上半部分的電壓為0，兩端點的電壓都等于電池電壓，此時Q1漏極的電壓就等于L1兩端的電壓和電池電壓之和，這就是Q1,Q2兩管漏極產生尖峰的原因，如圖6所示。

三 Q1,Q2兩管漏極產生尖峰的消除

上面我們已經分析了Q1,Q2兩管漏極產生尖峰的原因，下面我們就來想辦法消除這個尖峰了。我想到的辦法就是Q1,Q2的漏極到電池的正極加一個開關，當然這個開關也由MOS管來充當，當然其它功率管也行。這個開關只在Q1,Q2都截止時才導通，用電路實現如圖7所示：

由圖7可以看出，加入D1,D2可以防止Q3,Q4寄生二極管的導通，這樣，Q1,Q2漏極的尖峰就可以限制在D1,D2和Q3,Q4的壓降之和了，而這個壓降是很小的，漏感的尖峰的能量也釋放回電池和C1了。

Q1,Q2,Q3,Q4的驅動時序如圖8所示：

加入了有源嵌位后實際輸出的波形如圖9所示：

四 這個電路和全橋逆變電路的比較：

看到這里，大家也許會說，這個電路和全橋電路不是一樣嗎？你的電路還多了兩個二極管。不錯，這個電路和那種兩橋臂上下管都互補的全橋電路來說還是有些相似，最大的不同就是我這個電路主電路還是推挽，它的導通壓降還是一個MOS管的導通壓降，而全橋電路是兩個MOS管的導通壓降！對于采用低電壓大電流電池供電的應用場合，這個電路的損耗更小，效率更高，因為漏感的儲能比較小， Q3,Q4選型時可以比Q1,Q2電流小得多，因而節約了成本。

實際上Q3,Q4可以只用一個的，如圖10所示：

驅動邏輯改為，如圖11所示：

總結：本文從原理出發分析了在推挽逆變器中兩開關管漏極產生尖峰的原因，提出了改進方法，并在實際應用中得到驗證是可行的，相比于傳統推挽逆變器，極大地提升了了性能，提高了效率和穩定性。