Vin
Lo Io T/2 Vo S1 S2 D D T/2
Lk
[t0, t1] 变换器正半周工作，Ip, Im增加；Vc减少。
Vin DT / Lm 2 ∆Vc = −( Io / n) DT /(2C1) ∆I m =
t0
t1 t2
t3 t4 t5 t6=t0
Io
IL ΔIL
VT
Vin/2n
-Vin/2n
5
半桥变换器（HALF Bridge Type Converter)（9）
半桥变换器（HALF Bridge Type Converter)（10） • 串联耦合电容的选择
6
半桥变换器（HALF Bridge Type Converter)（11） • 1.初算电容量
• 由上图可知,耦合电容器C3和电感L折算到原边的电感Lr组合成一个串联谐振 电路,其谐振频率为:
Ip
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6=t0
Io
IL ΔIL
VT
Vin/2n
-Vin/2n
2
半桥变换器（HALF Bridge Type Converter)（3）
T/2 S1 Io C C1 VT Ip B S1 D2 Vds1 Im Lk Vc
Vin
Vin
C1 S2
n:1+1 Lm
D1
Lo D Vo
Ip
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6=t0
Io
IL ΔIL
VT
Vin/2n
-Vin/2n
半桥变换器（HALF Bridge Type Converter)（6）
T/2 S1 Io C C1 VT Ip B S1 D2 Vds1 Im Lk Vc
Vin
Vin
C1 S2
n:1+1 Lm
D1
Lo D Vo
开关电源设计与应用
教 材
北京昂讯科技有限公司 电话:010-62247628 FAX:010-62254817 Email:angxun@ 主讲:张占松 张心益
第六部分:桥式变换器（Bridge Type Converter)
S2 D1 L Vin Vo S2 D1 L Vo
Vin
S1
半桥变换器（HALF Bridge Type Converter)（2）
T/2 S1 Io C C1 VT Ip B S1 D2 Vds1 Im Lk Vc
Vin
Vin
C1 S2
n:1+1 Lm
D1
Lo D Vo
T/2
S2
D
[t1, t2] S1关断，变压器副边续流，原边漏感能 量被S2体二极管钳位。
T/2
S2
D
[t2, t3] S1，S2全部关断，变压器副边续流，Lm 保持不变，D1,D2电流之差为Lm。
Ip
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6=t0
Io
IL ΔIL
VT
Vin/2n
-Vin/2n
半桥变换器（HALF Bridge Type Converter)（4）
T/2 S1 Io A Ip B S1 D2 Vds1 Im Lk Vc
Vin
S2 Vin
n:1+1 Lm
D1 VT
Lo D Vo
T/2
S2
D
[t3, t4]
Ip
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6=t0
Io
变换器负半周工作，Ip, Im减少；Vc增加。
Vin DT / Lm 2 ∆Vc = ( Io / n) DT /(2C1) ∆I m = −
IL
ΔIL
VT
Vin/2n
为使耦合电容呈充电线性,要选好谐振频率Fr,一般: Fr = 0.1 Fs
半桥变换器（HALF Bridge Type Converter)（11） • 软启动及双倍磁通效应 • 1. 双倍磁通效应 双倍磁通效应是指启动瞬时饱和的现象,它存在于半桥,全桥和推挽电路. 在桥式电路里,变压器工作在双向磁化状态,磁芯磁感应强度的摆幅值 工作在峰-峰之间,磁通每半周开始的位置在+B和-B点,当开始导通时, 原始磁通起始点接近于0,从这个开始点,在2B的突变磁通将导致在第 一个半周内就磁芯饱和,引起元件损坏. 2.改善方法 一是把工作磁通密度值减小,但损害了磁芯的利用率, 二是增加软启动环节,启动时减小导通脉冲宽度,直至每周期开始工 作在+B和-B为止. 三是加入初级逐个脉冲控制方式,控制住初级电流,让变压器逐步工 作到稳定状态.
Vo = Vin D n
D < 0.5
-VBridge Type Converter)（7）
Vin
C1 S2 C
n:1+1 Lm
D1 VT
Lo Io Vo
优点：
1. 变压器正负工作，不需要辅助 的复位电路。 输出纹波频率是开关频率的两 倍，所需电感量小。 线性输出控制特性。 电路平衡对称。
Ip B S1
Lk D2
C1
2. 3. 4.
Vo =
Vin D n
D < 0.5
∆I L = Vo(1 / 2 − D)T / Lo
缺点：
1. 2. 变压器结构复杂。 输入电压范围较小。
∆Vc = ( Io / n) DT /(2C1)
半桥变换器（HALF Bridge Type Converter)（8） • 偏磁现象及其防止 • 1.偏磁的产生 • 两开关管开关特性的不同,开关时间的偏差,饱和开通电压的不同,均 会引起正,负半周不平衡的伏-秒值,如下图面积A1和A2. • 这种不平衡的正,负半周的伏-秒值,将会引起变压器磁滞回线的偏移, 致使铁芯工作到饱和区并产生过大的电流,增加变压器损耗,降低变换 器效率,严重的会使开关管失控,甚至烧毁. • 2. 串联偶合电容改善偏磁性能 • 在变压器的原边线圈中加入一个串联电容,把与不平衡的伏-秒值相 对应的直流便压滤掉,(此电容又叫隔直电容,意在隔离直流偏压),这样 即能得到平衡的正,负半周的伏-秒值. • 3.引入初级电流反馈,靠逐脉冲的电流控制,将偏磁纠正回平衡状态.
7
T/2
S2
D
[t5, t6] S1，S2全部关断，变压器副边续流，Lm 保持不变，D1,D2电流之差为Lm。 [t0, t1] [t1, t3]
∆I L = ( Vin − Vo) DT / Lo 2n
Ip
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6=t0
Io
IL ΔIL
VT
Vin/2n
∆I L = Vo(1 / 2 − D)T / Lo
-Vin/2n
3
半桥变换器（HALF Bridge Type Converter)（5）
T/2 S1 Io A Ip B S1 D2 Vds1 Im Lk Vc
Vin
S2 Vin
n:1+1 Lm
D1 VT
Lo D Vo
T/2
S2
D
[t4, t5] S2关断，变压器副边续流，原边漏感能 量被S1体二极管钳位。
D2
S1
D2
半桥变换器
全桥变换器
L
Vin
S2 Vo
Vin D1 Vo
S2 S1 D2
S1 D2
半桥变换器（倍流整流）
推挽变换器
1
半桥变换器（HALF Bridge Type Converter)（1）
Vin C1 S2 C C1 n:1+1 Lm D1 VT Ip B S1 D2 Vc Vds1 Im Ip