#每日话题# #技术资源#
1电流型半桥变换器的基本原理
半桥和全桥开关变换器拓扑开关管的稳态关断电压等于直流输入电压，而不是像推挽、单端正激或交错正激拓扑那样为输入的两倍。所有桥式拓扑广泛应用于直接电网的离线式变换器。
桥式变换器的另一个优点是，能将变压器初级侧的漏感尖峰电压钳位于直流母线电压，并将漏感储存的能量归还到输入母线，而不是消耗于电阻元件。
2基本原理
电流型半桥变换器作为一种无需辅助电路的高升压比变换器,电路结构简单，且能够通过电路参数优化设计和变换器的工艺设计而实现变换器的高效率工作，是一种具有较高实用价值的电路方案。如图2-17 所示。
图2-17电流型半桥变换器电路
图2-17 中L1和L2为2个Boost电感且感值相等，T1是隔离变压器,其电压比为1 :n，Lr是变压器的漏感，ip是变压器一次电流，Q1和Q2是变换器的2个开关管，VD1～VD4是二次侧的4个整流二极管，Co是输出滤波电容，Uin和Uo分别表示输入电压和输出电压。
假设所有开关管和二极管为理想器件，变压器为理想变压器T1与漏感L1的串联，则在连续工作模式下，变换器的稳态工作波形如图2-18所示。图中，Ugs(Q1)和Ugs(Q2)分别是2个开关管的驱动信号，两个信号的占空比相等而相位相错180° ,iL1和iL2是Boost电感的电流波形，Uds1和Uds2是开关管Q1和Q2。的漏源极电压波形，UP是变压器一次电压波形，t0～t4为变换器工作过程中的主要开关时刻。由于电感L1和L2的工作过程完全相似，以下根据一个电感的工作过程推导变换器的电压传输比。
图2-18电流源半桥变换器稳态工作波形
当开关管开通时，电感两端的电压为变换器的输入电压U，因此有
式中，L是L1和L2的电感值; △iL是电感电流的变化量;D是开关管的占空比; Ts 是开关周期。
当开关管关断时，电感两端的电压为变换器输出电压反映到变压器一次侧的值与输入电压之差，因此有
由式(2-1)和式(2-2)，以及伏秒积平衡原理，不难推出变换器在连续电流模式时的输入输出传输比为
当变换器断续工作时，对变换器进行类似的分析，可得到如下的输入输出关系式:
式中，lin 表示输入电流。显然，断续工作时，输入输出传输比不仅与占空比有关，还和变换器的工作功率以及Boost电感大小有关。
由式(2-3) 和式(2- 4)均表明，合理设计变压器的电压比n，即可使电流源半桥变换器实现高升压比的变换要求。虽然该变换器的功率管工作在硬开关状态，影响该变换器效率的一一个主要因素是变压器的漏感，合理地设计变压器的参数和结构可以有效地减小该漏感。
3控制要求
根据电流源半桥变换器的稳态波形图可知，若变换器的控制信号不存在重叠区，会使得变压器的漏感的能量因没有流通回路而转变为开关管的电压尖峰。在变换器传递功率较大时，漏感的能量也较大，可能导致功率管损坏。所以，在正常设计变换器时，即在电流连续模式时，电流源型半桥变换器的占空比应设计为大于0.5。
然而，从式(2- -4)可看出，lin越小则Uo越大，D越小则Uo越小， 说明为合理控制轻载输出电压，lin越小，则D将越小，即变换器的占空比会小于0.5。另一方面，在变换器的开机启动过程中，特别是进行软启动时，变换器的工作功率由小逐渐增大，变换器也会进入占空比小于0.5的工作状态。
由此可见，电流源半桥变换器的可靠控制是其应用难点。在设计基于该变换器的电源控制方案时需要考虑以下几点: ①控制电路能够保证全工作范围内两个功率管的控制信号存在交叠; ②合理的启动和轻载控制策略，保证在功率管占空比大于0. 5时的输出电压稳定。
| 
楼主
标题置顶
标题高亮
