半橋電路的工作原理及應(yīng)用

1、1CP-HW開發(fā)部開發(fā)部賈志濤賈志濤2006.09. 102 Emerson Confidential 一、半橋電路概念的引入及其工作原理 二、半橋電路中應(yīng)該注意的幾點(diǎn)問題 三、項(xiàng)目PSR650-A中使用的半橋電路介紹 3 Emerson Confidential 半橋電路的基本拓?fù)洌?電容器C1和C2與開關(guān)管Q1、Q2組成橋，橋的對(duì)角線接變壓器T1的原邊繞組，故稱半橋變換器。如果此時(shí)C1=C2，那么當(dāng)某一開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，繞組上的電壓只有電源電壓的一半。4 Emerson Confidential電路的工作過程大致如下：A、 Q1開通，Q2關(guān)斷，此時(shí)變壓器兩端所加的電壓為母線電壓的一半，同時(shí)能量

2、由原邊向副邊傳遞。B、 Q1關(guān)斷，Q2關(guān)斷，此時(shí)變壓器副邊兩個(gè)繞組由于整流二極管兩個(gè)管子同時(shí)續(xù)流而處于短路狀態(tài)，原邊繞組也相當(dāng)于短路狀態(tài)。C、 Q1關(guān)斷，Q2開通。此時(shí)變壓器兩端所加的電壓也基本上是母線電壓的一半，同時(shí)能量由原邊向副邊傳遞。副邊兩個(gè)二極管完成換流。 5 Emerson Confidential偏磁問題偏磁問題：原因：由于兩個(gè)電容連接點(diǎn)A的電位是隨Q1、Q2導(dǎo)通情況而浮動(dòng)的，所以能夠自動(dòng)的平衡每個(gè)晶體管開關(guān)的伏秒值，當(dāng)浮動(dòng)不滿足要求時(shí)，假設(shè)Q1、Q2具有不同的開關(guān)特性，即在相同的基極脈沖寬度t=t1下，Q1關(guān)斷較慢，Q2關(guān)斷較快，則對(duì)B點(diǎn)的電壓就會(huì)有影響，就會(huì)有有灰色面積中A1、

3、A2（下頁）的不平衡伏秒值，原因就是Q1關(guān)斷延遲，如果要這種不平衡的波形驅(qū)動(dòng)變壓器，將會(huì)發(fā)生偏磁現(xiàn)象，致使鐵心飽和并產(chǎn)生過大的晶體管集電極電流，從而降低了變換器的效率，使晶體管失控，甚至燒毀。6 Emerson Confidential 7 Emerson Confidential用作橋臂的兩個(gè)電容選用問題：用作橋臂的兩個(gè)電容選用問題： 從半橋電路結(jié)構(gòu)上看，選用橋臂上的兩個(gè)電容C1、C2時(shí)需要考慮電容的均壓問題，盡量選用C1=C2的電容，那么當(dāng)某一開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，繞組上的電壓只有電源電壓的一半，達(dá)到均壓效果，一般情況下，還要在兩個(gè)電容兩端各并聯(lián)一個(gè)電阻（原理圖中的R1和R2）并且R1=R2進(jìn)一步

4、滿足要求，此時(shí)在選擇阻值和功率時(shí)需要注意降額。此時(shí)，電容C1、C2的作用就是用來自動(dòng)平衡每個(gè)開關(guān)管的伏秒值，（與C3的區(qū)別：C3是濾去影響伏秒平衡的直流分量）。8 Emerson Confidential所謂直通，就是Q1、Q2在某一時(shí)刻同時(shí)導(dǎo)通的現(xiàn)象，此時(shí)會(huì)構(gòu)成短路。解決措施：A、可以對(duì)驅(qū)動(dòng)脈沖寬度的最大值加以限制，使導(dǎo)通角度不會(huì)產(chǎn)生直通。B、還可以從拓?fù)渖辖鉀Q問題，才用交叉耦合封閉電路，使一管子導(dǎo)通時(shí)，另一管子驅(qū)動(dòng)在封閉狀態(tài)，直到前一個(gè)管子關(guān)斷，封閉才取消，后管才有導(dǎo)通的可能，這種自動(dòng)封鎖對(duì)存儲(chǔ)時(shí)間、參數(shù)分布有自動(dòng)適應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)占空比可以滿度使用的。直通問題：直通問題： 9 Emers

5、on Confidential10 Emerson Confidential半橋電路的驅(qū)動(dòng)問題：半橋電路的驅(qū)動(dòng)問題：1、原邊線圈過負(fù)載限制：要給原邊的功率管提供獨(dú)立的電流限制；2、軟啟動(dòng)：啟動(dòng)時(shí)，要限制脈寬，使得脈寬在啟動(dòng)的最初若干個(gè)周期中慢慢上升；3、磁的控制：控制晶體管驅(qū)動(dòng)脈沖寬度相等，要使正反磁通相等，不產(chǎn)生偏磁；4、防止直通：要控制占空比上限縮??；5：電壓的控制和隔離：電路要閉環(huán)控制，隔離可以是光電隔離器、變壓器或磁放大器等；6、過壓保護(hù)：通常是封閉變換器的開關(guān)脈沖以進(jìn)行過壓保護(hù)；11 Emerson Confidential7、電流限制：電流限制安裝在輸入或輸出回路上，在發(fā)生短路時(shí)候

6、起作用；8、輸入電壓過低保護(hù)：規(guī)定只有在發(fā)揮良好性能的足夠高的電壓下才能啟動(dòng)；9、此外，還要有合適的輔助功能：如浪涌電流限制和輸出濾波環(huán)節(jié)等。12 Emerson Confidential半橋電路的驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)： A、上下橋臂不共地，即原邊電路的開關(guān)管不共地。 B、隔離驅(qū)動(dòng)。13 Emerson Confidential 半橋拓?fù)溟_關(guān)管的穩(wěn)態(tài)關(guān)斷電壓等于輸入電壓，而不象推挽、單端正激那樣為輸入電壓的兩倍。所以橋式電路拓?fù)鋸V泛用于直接電網(wǎng)的離線式變換器。而對(duì)推挽等拓?fù)鋪碚f，兩倍的電網(wǎng)整流電壓將超過開關(guān)管的安全耐壓容限。因此，輸入網(wǎng)壓為220V或是更好的場合幾乎都是使用橋式拓?fù)洹?4 Emerson

7、Confidential分流器的作用，進(jìn)行相應(yīng)的限流保護(hù)。半橋電路原理圖15 Emerson ConfidentialSG3525芯片控制隔離變壓器，隔離變壓器在提供足夠的驅(qū)動(dòng)電壓給半橋電路中的開關(guān)供電，從而達(dá)到控制開關(guān)管的目的。16 Emerson Confidential 在電路中既可以使用電解電容做橋臂也可以使用金膜電容做橋臂：使用金膜電容做橋臂相對(duì)電解電容有幾個(gè)好處： a：可以不用考慮兩個(gè)橋臂電容的分壓問題。因?yàn)榻鹉る娙蓦妷嚎梢宰龅谋容^高，一般對(duì)母線電壓為400多伏的情況，使用兩個(gè)630V的金膜電容串聯(lián)，其電壓降額余量相當(dāng)大。 b：不用考慮安規(guī)的問題。金膜電容即使損壞，也沒有電解電容漏液和爆炸的問題。 c：使用金膜電容還有一個(gè)好處是可以節(jié)省一個(gè)隔直電容。由于容量一般比較小，當(dāng)兩對(duì)橋臂開通時(shí)間出現(xiàn)不平衡時(shí)，橋臂上金膜電容的電壓可以及時(shí)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，防止變壓器飽和。 17 Emerson Confidential半橋電路半橋電路與雙正激電路相比與雙正激電路相比,主要的優(yōu)點(diǎn)有主要的優(yōu)點(diǎn)有:A、在功率管開關(guān)頻率相同的情況下,輸出濾波電感上的頻率提高了一倍,從而減小了濾波電感的體積。B、一般工作狀態(tài)下，由于存在一個(gè)橋臂兩管都截止的狀態(tài)，因此當(dāng)MOS管關(guān)斷時(shí)，其