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  • 半桥电路工作原理及应用 半桥电路工作原理及应用 半桥电路工作原理及应用
  • 本篇文章将为大家介绍半桥电路工作原理,以及半桥电路当中应该注意的一些问题,希望能够帮助电源新手们更快的理解半桥电路。  首先我们先来了解一下半桥电路的基本拓扑:  半桥电路的基本拓扑电路图  电容...
  • 本篇文章将为大家介绍半桥电路工作原理,以及半桥电路当中应该注意的一些问题,希望能够帮助电源新手们更快的理解半桥电路。  首先我们先来了解一下半桥电路的基本拓扑:  半桥电路的基本拓扑电路图  电容...
  • 以DC/DC变换原理为基础的直流电压变换电路由于在交流侧采取不控整流方式,故网侧功率高,且不随输出电压变化;由于采用开关频率较高的斩控方式,故系统惯性小,快速响应性能好。因此,调试式可逆斩波电路的相关...
  • 在此只分析移相控制零电压开关脉冲调宽DC/DC全桥变换器,它是利用变压器的漏感和功率开关管的寄生电容来实现开关管的零电压开关,其电路结构如所示。其中VDl~VD4分别是VTl~VT4的内部寄生二极管,Cl~C4分别是...
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  •  在PWM和电子镇流器当中,半桥电路发挥着重要的作用。半桥电路由两个功率开关器件组成,它们以...本篇文章将为大家介绍半桥电路工作原理,以及半桥电路当中应该注意的一些问题,希望能够帮助电源新手们更快的...

     在PWM和电子镇流器当中,半桥电路发挥着重要的作用。半桥电路由两个功率开关器件组成,它们以图腾柱的形式连接在一起,并进行输出,提供方波信号。本篇文章将为大家介绍半桥电路的工作原理,以及半桥电路当中应该注意的一些问题,希望能够帮助电源新手们更快的理解半桥电路。

    先来了解一下半桥电路的基本拓扑:

      半桥电路的基本拓扑电路图
      电容器C1和C2与开关管Q1、Q2组成桥,桥的对角线接变压器T1的原边绕组,故称半桥变换器。如果此时C1=C2,那么当某一开关管导通时,绕组上的电压只有电源电压的一半。
       半桥电路概念的引入及其工作原理
      电路的工作过程大致如下:
      参照半桥电路的基本拓扑电路图,其中Q1开通,Q2关断,此时变压器两端所加的电压为母线电压的一半,同时能量由原边向副边传递。
      Q1关断,Q2关断,此时变压器副边两个绕组由于整流二极管两个管子同时续流而处于短路状态,原边绕组也相当于短路状态。
      Q1关断,Q2开通。此时变压器两端所加的电压也基本上是母线电压的一半,同时能量由原边向副边传递。副边两个二极管完成换流。
      半桥电路中应该注意的几点问题
      偏磁问题
      原因:由于两个电容连接点A的电位是随Q1、Q2导通情况而浮动的,所以能够自动的平衡每个晶体管开关的伏秒值,当浮动不满足要求时,假设Q1、Q2具有不同的开关特性,即在相同的基极脉冲宽度t=t1下,Q1关断较慢,Q2关断较快,则对B点的电压就会有影响,就会有有灰色面积中A1、A2的不平衡伏秒值,原因就是Q1关断延迟。
      如果要这种不平衡的波形驱动变压器,将会发生偏磁现象,致使铁心饱和并产生过大的晶体管集电极电流,从而降低了变换器的效率,使晶体管失控,甚至烧毁。
      在变压器原边串联一个电容的工作波形图
      解决办法:在变压器原边线圈中加一个串联电容C3,则与不平衡的伏秒值成正比的直流偏压将被次电容滤掉,这样在晶体管导通期间,就会平衡电压的伏秒值,达到消除偏磁的目的。
    用作桥臂的两个电容选用问题:
      从半桥电路结构上看,选用桥臂上的两个电容C1、C2时需要考虑电容的均压问题,尽量选用C1=C2的电容,那么当某一开关管导通时,绕组上的电压只有电源电压的一半,达到均压效果,一般情况下,还要在两个电容两端各并联一个电阻(原理图中的R1和R2)并且R1=R2进一步满足要求,此时在选择阻值和功率时需要注意降额。此时,电容C1、C2的作用就是用来自动平衡每个开关管的伏秒值,(与C3的区别:C3是滤去影响伏秒平衡的直流分量)。
      直通问题:
      所谓直通,就是Q1、Q2在某一时刻同时导通的现象,此时会构成短路。
      解决措施:
      可以对驱动脉冲宽度的最大值加以限制,使导通角度不会产生直通。
      还可以从拓扑上解决问题,才用交叉耦合封闭电路,使一管子导通时,另一管子驱动在封闭状态,直到前一个管子关断,封闭才取消,后管才有导通的可能,这种自动封锁对存储时间、参数分布有自动适应的优点,而且对占空比可以满度使用的。
      副边为全波电路
      副边为全桥电路
      两个电路的选择主要是考虑以下两点:
      1、根据输出电压的高低,考虑管子的安全问题;
      2、功率损耗的问题,主要是开关管和副边绕组的损耗问题;
      半桥电路的驱动问题:
      1、原边线圈过负载限制:要给原边的功率管提供独立的电流限制;
      2、软启动:启动时,要限制脉宽,使得脉宽在启动的最初若干个周期中慢慢上升;
      3、磁的控制:控制晶体管驱动脉冲宽度相等,要使正反磁通相等,不产生偏磁;
      4、防止直通:要控制占空比上限缩小;
      5、电压的控制和隔离:电路要闭环控制,隔离可以是光电隔离器、变压器或磁放大器等;
      6、过压保护:通常是封闭变换器的开关脉冲以进行过压保护;
      7、电流限制:电流限制安装在输入或输出回路上,在发生短路时候起作用;
      8、输入电压过低保护:规定只有在发挥良好性能的足够高的电压下才能启动;
      9、此外,还要有合适的辅助功能:如浪涌电流限制和输出滤波环节等。
       半桥电路的驱动特点:
      1、上下桥臂不共地,即原边电路的开关管不共地。
      2、隔离驱动。
      本篇文章几乎将半桥电路的大部分基础知识都进行了总结和归纳。难得的是,还对半桥电路当中出现的问题进行了详尽的分析,并给出了相应的解决方案。希望大家能够全面掌握这些知识,从而为自己的设计生涯打好坚实的基础。
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    千次阅读 2018-10-25 18:47:03
    半桥变换器:两个开关管同时只有一个导通,相当于电容的充电放电。次级是一个buck电路。 LLC半桥变换器: T0~ T1: Q1关断、Q2开通;...下3为LLC桥谐振电路在T0~ T1工作阶段各个元器件工作状态。 T1~ T2:...

    半桥变换器:两个开关管同时只有一个导通,相当于电容的充电放电。次级是一个buck电路。

    LLC半桥变换器:

    T0~ T1: Q1关断、Q2开通;这个时候谐振电感上的电流为负,方向流向Q2。在此阶段,变压器漏感不参加谐振, Cr、Lr组成了谐振频率,输出能量来自于Cr和Lr。这个阶段随着Q2关断而结束。下图3为LLC半桥谐振电路在T0~ T1工作阶段各个元器件工作状态。

    T1~ T2:Q1关断、Q2关断;此时为半桥电路死区时间,谐振电感上的电流仍为负,谐振电流对Q1的输出电容(Coss)进行放电,并且对Q2的输出电容(Coss)进行充电,直到Q2的输出电容的电压等于输入电压(Vin),为Q1下次导统创造零电压开通的条件。由于Q1体二级管此是出于正向偏置,而Q2的体二级管示反相偏置,两个电感上的电流相等。输出电压比变压器二次侧电压高,D1、D2处于反偏状态,所以输出端与变压器脱离。此阶段,Lm和Lr、Cr一同参加谐振。随着Q1开通,T1~ T2阶段结束。下图4为LLC半桥谐振电路在T1~ T2工作阶段各个元器件工作状态。

    T2~ T3: Q1开通、Q2关断(一旦Q1的输出电容被放电放到零时)。此时谐振电感上的电流仍旧为负,电流经Q1的体二级管流回输入端(Vin)。同时,输出整流二级管(D1)导通,为输出端提供能量。变压器漏感(Lm)在此阶段被持续充电。只有Lr和Cr参与谐振。一旦谐振电感Lr上的电流为零时,T2~ T3阶段结束。下图5为LLC半桥谐振电路在T2~ T3工作阶段各个元器件工作状态。

    T3~ T4:此阶段始于谐振电感Lr电流变负为正,Q1开通、Q2关断,和T2~ T3阶段一样。谐振电感电流开始从输入端经Q1流向地。变压器漏感Lm此时被此电流充电,因此参加谐振的器件只有Lr 和Cr。输出端仍由D1来传输能量。随着Q1关断,T3~ T4阶段结束。下图2-6为LLC半桥谐振电路在T3~ T4工作阶段各个元器件工作状态。

    T4~ T5: Q1关断,Q2关断;此时为半桥电路死区时间。此时,谐振电感电流对Q1的输出电容Coss进行充电,并对Q2的输出电容Coss进行放电直到Q2上输出电容电压为零,导通Q2的体二级管,为Q2零电压开通创造条件。在此期间,变压器二次侧跟T1~ T2阶段一样,脱离初级侧。在死去时间,变压器漏感Lm参与谐振。此阶段随着Q2开通而结束。下图7为LLC半桥谐振电路在T4~ T5工作阶段各个元器件工作状态。

    T5~ T6: Q1关断,Q2导通。由于T4~ T5阶段中Q2的输出电容已经被放电至零,因此T5~ T6阶段Q2以零电压开通。能量由谐振电感Lr经Q2续流,输出端由D2提供能量。此时,Lm不参与Lr和Cr的谐振。此阶段随着谐振电感Lr电流变为零而结束,重复T0~ T1状态。下图8为LLC半桥谐振电路在T5~ T6工作阶段各个元器件工作状态。

    http://www.elecfans.com/d/601205.html

    展开全文
  • 半桥电路原理

    2021-11-02 14:43:24
    半桥变换器是一种用于开关电源的拓扑结构,因为减小了原边开关管的电压应力,所以被很多高压开关电源所采用。它由两只电容和两只高压晶体管组成

          半桥变换器是一种用于开关电源的拓扑结构,因为减小了原边开关管的电压应力,所以被很多高压开关电源所采用。它由两只电容和两只高压晶体管组成

          半桥变换器原理如图1(a)所示,图1(b)为变压器T原边绕组的电压VB-A和电流Ip的波形图。电容器C1、C2与开关晶体管Tr1、Tr2组成桥,桥的对角线接变压器T的原边绕组,故称半桥变换器。如果C1= C2,某一开关晶体管导通时,绕组上电压只有电源电压一半。

    半桥变换器的原理

      图1 半桥变换器电路及波形图

      稳态条件下,在C1=C2,Tr1导通时,C1上的0.5Vs加在原边线圈上,Tr1流过负载电流Io折算至原边电流加上磁化电流。经占空比所定时间后,Tr1关断。此时,由于原边绕组和漏电感的作用,电流继续流入原边绕组黑点标示端。但B接点摆动到负电位(A为0电位)。如果原边绕组漏电感储存的能量足够大时,二极管D6将导通,钳位电压进一步变负。D6导通的过程,把反激能量再生,对C2进行充电。

      B连接点的电压在阻尼电阻作用下以振荡形式最后回复到原来的中心值。这时Tr1、Tr2的缓冲器电容和电阻也参与振荡作用。

      如果这时Tr2加有导通脉冲,Tr2导通,原边绕组黑点端变负。Io折算电流加上磁化电流,流经原边绕组和Tr2,然后重复以前的过程。不同的是,Ip反了方向,Tr2关断时接点B摆动到正,D5导通钳位,反激能量再生对C1进行充电。

      副边电路的工作如下:当Tr1导通时,副边绕组V’s电压使D7导通(一组绕组由于D7的存在构成电流回路,另一组绕组受限于同名端必须输出电压并且D7的存在无法构成电流回路?),与正激变换器工作相似。当Tr1关断,两个绕组电压均朝零变化。副边回路电感L反激,储能继续向负载RL供能。当副边线圈电压降到零时(原边线圈电压为0,副边两个线圈互相影响,分别输出电流?),二极管D7、D8都起着续流作用,D7、D8分得的电流近似相等。在D7、D8都导通时,副边电压V’s钳位到零。

      在稳态条件下,在晶体管导通期间通过L的电流增加,关断期间L的电流减小,其平均值等于输出电流Io。

      忽略损耗,输出电压Vo按下式计算。

      Vo==

      式中  Vs──原边绕组电压(V);

      Np──原边绕组匝数(匝);

      Ns──副边绕组匝数(匝);

      D──其中一管导通的占空比=;

      Ts──工作原理(S)。

      因此,通过使用合适的控制线路调整占空比,在电源电压Vs和负载Io变化时,可以保持输出电压Vo不变。

           半桥式变换器电路的主要优点是其电路中所使用的功率开关晶体管的耐压较低,绝不会超过输人电压的峰值;晶体管的饱和电压也降至最低;输入滤波电容的耐压也可以减小。但是因为高频变压器上施加的电压幅值只有输入电压的一半,与推挽式电路相比,欲输出相同的功率,则开关晶体管必须流过2倍的电流。

    展开全文
  • 本篇文章将为大家介绍半桥电路工作原理,以及半桥电路当中应该注意的一些问题,希望能够帮助电源新手们更快的理解半桥电路。 先来了解一下半桥电路的基本拓扑:  半桥电路的基本拓扑电路图  电容器C1...
     在PWM和电子镇流器当中,半桥电路发挥着重要的作用。半桥电路由两个功率开关器件组成,它们以图腾柱的形式连接在一起,并进行输出,提供方波信号。本篇文章将为大家介绍半桥电路的工作原理,以及半桥电路当中应该注意的一些问题,希望能够帮助电源新手们更快的理解半桥电路。
    

    先来了解一下半桥电路的基本拓扑:
      半桥电路的基本拓扑电路图
      电容器C1和C2与开关管Q1、Q2组成桥,桥的对角线接变压器T1的原边绕组,故称半桥变换器。如果此时C1=C2,那么当某一开关管导通时,绕组上的电压只有电源电压的一半。
       半桥电路概念的引入及其工作原理
      电路的工作过程大致如下:
      参照半桥电路的基本拓扑电路图,其中Q1开通,Q2关断,此时变压器两端所加的电压为母线电压的一半,同时能量由原边向副边传递。
      Q1关断,Q2关断,此时变压器副边两个绕组由于整流二极管两个管子同时续流而处于短路状态,原边绕组也相当于短路状态。
      Q1关断,Q2开通。此时变压器两端所加的电压也基本上是母线电压的一半,同时能量由原边向副边传递。副边两个二极管完成换流。
      半桥电路中应该注意的几点问题
      偏磁问题
      原因:由于两个电容连接点A的电位是随Q1、Q2导通情况而浮动的,所以能够自动的平衡每个晶体管开关的伏秒值,当浮动不满足要求时,假设Q1、Q2具有不同的开关特性,即在相同的基极脉冲宽度t=t1下,Q1关断较慢,Q2关断较快,则对B点的电压就会有影响,就会有有灰色面积中A1、A2的不平衡伏秒值,原因就是Q1关断延迟。
      如果要这种不平衡的波形驱动变压器,将会发生偏磁现象,致使铁心饱和并产生过大的晶体管集电极电流,从而降低了变换器的效率,使晶体管失控,甚至烧毁。
      在变压器原边串联一个电容的工作波形图
      解决办法:在变压器原边线圈中加一个串联电容C3,则与不平衡的伏秒值成正比的直流偏压将被次电容滤掉,这样在晶体管导通期间,就会平衡电压的伏秒值,达到消除偏磁的目的。
    用作桥臂的两个电容选用问题:
      从半桥电路结构上看,选用桥臂上的两个电容C1、C2时需要考虑电容的均压问题,尽量选用C1=C2的电容,那么当某一开关管导通时,绕组上的电压只有电源电压的一半,达到均压效果,一般情况下,还要在两个电容两端各并联一个电阻(原理图中的R1和R2)并且R1=R2进一步满足要求,此时在选择阻值和功率时需要注意降额。此时,电容C1、C2的作用就是用来自动平衡每个开关管的伏秒值,(与C3的区别:C3是滤去影响伏秒平衡的直流分量)。
      直通问题:
      所谓直通,就是Q1、Q2在某一时刻同时导通的现象,此时会构成短路。
      解决措施:
      可以对驱动脉冲宽度的最大值加以限制,使导通角度不会产生直通。
      还可以从拓扑上解决问题,才用交叉耦合封闭电路,使一管子导通时,另一管子驱动在封闭状态,直到前一个管子关断,封闭才取消,后管才有导通的可能,这种自动封锁对存储时间、参数分布有自动适应的优点,而且对占空比可以满度使用的。
      副边为全波电路
      副边为全桥电路
      两个电路的选择主要是考虑以下两点:
      1、根据输出电压的高低,考虑管子的安全问题;
      2、功率损耗的问题,主要是开关管和副边绕组的损耗问题;
      半桥电路的驱动问题:
      1、原边线圈过负载限制:要给原边的功率管提供独立的电流限制;
      2、软启动:启动时,要限制脉宽,使得脉宽在启动的最初若干个周期中慢慢上升;
      3、磁的控制:控制晶体管驱动脉冲宽度相等,要使正反磁通相等,不产生偏磁;
      4、防止直通:要控制占空比上限缩小;
      5、电压的控制和隔离:电路要闭环控制,隔离可以是光电隔离器、变压器或磁放大器等;
      6、过压保护:通常是封闭变换器的开关脉冲以进行过压保护;
      7、电流限制:电流限制安装在输入或输出回路上,在发生短路时候起作用;
      8、输入电压过低保护:规定只有在发挥良好性能的足够高的电压下才能启动;
      9、此外,还要有合适的辅助功能:如浪涌电流限制和输出滤波环节等。
       半桥电路的驱动特点:
      1、上下桥臂不共地,即原边电路的开关管不共地。
      2、隔离驱动。
      本篇文章几乎将半桥电路的大部分基础知识都进行了总结和归纳。难得的是,还对半桥电路当中出现的问题进行了详尽的分析,并给出了相应的解决方案。希望大家能够全面掌握这些知识,从而为自己的设计生涯打好坚实的基础。
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半桥变换电路工作原理