半桥变换器工作原理

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半桥变换器开关管推挽电路 |
分类: 半导体 |
工作原理
半桥变换器拓扑结构如图3.1 所示。其主要优点是 ,开关管关断时承受电压为Vdc( 与双 端正激变换器相同),而不是像推挽电路或单端正激变换器那样为2Vdc。因此,该拓扑在网 压为 220V
的欧洲市场设备中得到广泛应用 。
首先看图 3.1 中的输入整流和滤波部分 。当要求设备适应不同的网压 ( 120V AC (美国) 或 220V AC
(欧洲)时,这是一种普遍采用的方案。不管输入网压是 120V AC 还是 220V AC, 该电路警流得到的直流电压均为 320V
。当输入网压为220V AC时,Sl 断开:为120V AC 时, SI闭合。事实上SI并不是实际的开关
,而是一个根据不同输入而闭合或断开的接点 。
Sl 断开时,输入为 220V 交流电压 ,电路为全波整流电路
,滤波电容Cl和C2串联,整流得到的直流电压峰值约为1.41×220 -2 = 308V :当 Sl 闭合时,输入为 120V
交流电压 ,电路相当于一个倍压整流器 。在输入电压的正半周 ,A f互相对于 B 点为正,电源通过 Dl 给 C l 充电,Cl
电压为上正 F负,峰值约为 1.41×120 -1= 168V :在输入电压的负半周 ,A 点电压相对于B点为负,电源通过D2 给
C2充电,C2 电压为上正下负,峰值也为l.4l x l20 -1= 168V , 这样两个电容串联的输出为 336V 。从3.1
可见 ,当任何一个晶体管导通时 ,另一个关断的 晶体管承受的电压只是最大直流输入电压 ,而并非其两倍 。
因此,在电路中可以采用价格较低的现极晶体场效应管 ,它的能承受 336V 的开 路电压即使考虑
150的裕量 ,386V 也在可承受的也围之内 。这样 ,只需要一个普通的开关或者连接点的切换 ,装置就可工作于
120V 或 220V 交流电路中。
假设整流后输入的直流电压为 336V ,该电路工作情况如 F。首先忽略小容量阻断电容 Cb’ 则 Np
的下端可近似地看作连接到 Cl 与 C2 的连接点。若 Cl 、C2 的容量基本相等 ,则 连接点处的电压近f以为整流输出电压的一半
,约为 168V。通常的做法是在 Cl 、C2 两端各并接等值放电阻来均衡两者的屯压 。图 3.1 中的开关管 QL Q2
轮流导通半个周期 。Ql 导通 Q2 关断时,Np 同名端 ( 有点端) 电压为÷168V, Q2 承受电压为 336V :同理,Q2
导通 Ql 关断时 ,Ql 承受电压也为 336V ,此时 Np 同名端电压为一168V。
图 3.1 半桥变换器 。开关管的 端通过直流阻断电容 Cb 与滤波电容 Cl 、C2 相连,另一端 接在开关管 QI
、Q2 的连接点,功率晶体管QI 、Q2 交替导通。当开关SI 闭合时, 电路为倍压整流器;而断开时 ,电路为全波整流器
。整流后的输出电压约为 308 336V和推挽拓扑一样
,初级交流方波电压使所有次级感应全波式方波电压 ,因此这种半桥电 路的次级电压 、导线规格、输出电感和电容的选择都与推挽式电路相同
。
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