逆变器是将直流电转换为交流电的关键电力电子设备，其核心功能依赖于功率开关器件的高效通断控制，其中MOS管（金属氧化物半导体场效应晶体管）因开关速度快、导通电阻低、驱动简单等优势，成为中小功率逆变器中最常用的开关元件，在逆变器电路图中，MOS管的连接方式、驱动设计及保护电路直接决定了整机的效率、可靠性和输出波形质量。
MOS管在逆变器电路图中的核心作用
逆变器的基本原理是通过控制开关器件的通断，将直流电压斩波为脉冲电压，再经滤波后输出交流电，MOS管作为电压控制型器件，其栅极（G）与源极（S）间施加正向电压时，漏极（D）与源极（S）导通；撤销电压或施加反向电压时，漏源极关断，通过调节MOS管的开关频率和占空比，即可实现对输出交流电压幅值和频率的控制。
以常见的单相全桥逆变器电路为例，电路图通常包含4个MOS管（Q1-Q4），分为两个桥臂：Q1与Q2串联构成上半桥，Q3与Q4串联构成下半桥，直流母线电压（Vdc）接在两桥臂中点，输出交流电压从两桥臂中点引出，工作时，Q1与Q4同时导通、Q2与Q3同时关断，输出正半周电压；Q2与Q3同时导通、Q1与Q4同时关断，输出负半周电压，通过控制两组MOS管的交替导通，即可在输出端得到交流方波或正弦波（需配合PWM调制技术）。
逆变器电路图中MOS管的选型关键参数
MOS管的选型需根据逆变器功率、输入电压、开关频率等参数综合匹配，核心参数如下表所示：
| 参数 | 定义 | 选型原则 | 示例（24V输入，500W逆变器） |
|---|---|---|---|
| 耐压（Vds） | 漏源极间能承受的最大电压 | 需高于直流母线电压的1.5-2倍，预留电压尖峰余量 | 24V×2=48V，选60V以上 |
| 导通电流（Id） | 漏极持续允许通过的最大电流 | 需大于逆变器输入峰值电流（峰值电流=输出功率/输入电压/效率，效率按0.9计） | 500W/24V/0.9≈23.1A，选30A以上 |
| 导通电阻（Rds(on)） | 导通时漏源极间的电阻 | 越小导通损耗越低，优先选低Rds(on)型号（需平衡成本与耐压） | 选Rds(on)<10mΩ |
| 开关频率（fsw） | MOS管每秒通断次数 | 中小功率逆变器通常选20kHz-50kHz，频率越高滤波器体积越小，但开关损耗越大 | 20kHz |
| 栅极电荷（Qg） | 使MOS管完全导通所需的栅极电荷量 | Qg越小，驱动损耗越低，适合高频开关 | 选Qg<50nC |
MOS管驱动电路设计要点
MOS管的开关性能依赖于驱动电路的质量，驱动电路需提供足够的栅源电压（Vgs）、快速的充放电能力及可靠的隔离（若涉及高压侧驱动）。
驱动电压
MOS管完全导通需Vgs大于阈值电压（Vth，通常2-4V），但为保证低导通电阻，需将Vgs提升至10-15V（过高可能击穿栅氧化层），常用驱动芯片（如IR2110、EG2133）内部集成了电平转换和功率放大电路，可直接输出10-15V驱动电压。
驱动电阻
栅极串联驱动电阻（Rg）用于调节开关速度：Rg过小会导致开关速度过快，引起电压尖峰和EMI干扰；Rg过大会增加开关损耗，一般选10-100Ω，需根据MOS管Qg和开关频率调试确定。
隔离驱动
全桥逆变器中，高端MOS管（如Q1、Q2）的源极电位随输出电压浮动，需采用隔离驱动（如自举电路或光耦+驱动芯片），自举电路通过二极管和电容从低端驱动电压“偷电”为高端驱动供电，结构简单成本低，但占空比受限（lt;50%）；光耦隔离（如TLP250）适用于高占空比场景，但成本较高。
MOS管保护电路设计
MOS管是逆变器中易损器件，需设计过压、过流、过热等保护电路，防止其因异常工况损坏。
过压保护
MOS管关断时，电路中寄生电感（如变压器漏感、引线电感）会产生感应电压尖峰，可能超过Vds导致击穿，解决方案：在漏源极并联RC缓冲电路（吸收尖峰能量）或TVS管（钳位电压）。
过流保护
通过电流采样电阻（串联在源极）或霍尔传感器检测漏极电流，当电流超过阈值时，驱动芯片立即关断MOS管，高端逆变器还会采用逐周期限流技术，每个开关周期都检测电流，实现快速保护。
过热保护
MOS管导通损耗（P=Id²×Rds(on)）和开关损耗会导致结温升高，需通过散热片降低管壳温度，可在散热片上贴NTC热敏电阻，当温度超过阈值（如80℃）时，控制系统降功率或停机。
FAQs
逆变器中的MOS管为什么会发热？如何降低发热？
MOS管发热主要由导通损耗和开关损耗导致，导通损耗与Rds(on)和电流平方成正比，可通过选用低Rds(on)型号、增加并联MOS管数量（分流）降低；开关损耗与开关频率、栅极驱动电阻相关，可通过优化驱动电阻（平衡开关速度与损耗）、降低开关频率（需增大滤波器体积）减少，确保散热片安装良好（涂导热硅脂、紧固螺丝）也是降低温度的关键。
全桥逆变器中上下MOS管为什么会“直通”？如何避免？
“直通”指同一桥臂的上下MOS管（如Q1与Q2）同时导通，导致直流母线短路，烧毁MOS管，原因包括：驱动信号干扰（如寄生电容耦合）、死区时间不足（上一管未完全关断时下一管已导通）、驱动芯片故障，避免方法：①在驱动信号中设置死区时间（通常几百ns），确保上下管关断与导通有间隔；②优化PCB布局，减少驱动信号线间的寄生耦合；③选用带死区控制功能的驱动芯片（如IR2110内部集成死区电路）。
