第六部分半桥拓扑
半桥拓扑及应用规范
半桥拓扑基础及应用规范
摘要
本技术文档主要针对半桥逆变器工作原理进行分析。通过半桥逆变器开关分析得出结论，半桥逆变器可以有条件的实现软开关，从而提高效率。
描述
对称半桥的主电路如图1所示。图1中包括两个互补控制的功率MOSFET，其中M1的占空比为D，M2的占空比为（1－D），DS1和DS2是开关的体二极管，隔直电容C2，作为开关M2开通时的电源。包括漏感Lk，励磁电感Lm的中心抽头的变压器，原边匝数为Np，副边匝数分别为Ns1和Ns2。
本文档针对下图的半桥逆变器展开分析，首先分析了逆变器架构以及半桥逆变器的优缺点，接着针对高效率的半桥逆变器工作原理进行分析，最后对变压器的设计，高压电容容值得选取进行了仿真，分析，并给出结论。
Figure-1 半桥逆变器架构示意图
1. 半桥逆变器设计分析
因液晶屏本身没有发光功能，这就需要在液晶屏后加一个照明系统，该背光照明系统由发光部件、能使光线均匀照射在液晶表示面的导光板和驱动发光部件的电源构成。现在发光部件的主流为被称作冷阴极管的萤光管。其发光原理与室内照明用的热阴管类似，但不需象热阴管那样先预热灯丝，它在较低温状态就能点亮，因此叫冷阴极管。但要驱动这种冷阴极管需要能输出1000~1500V交流电压的特殊电源。这种特殊电源称之为逆变器。
小尺寸CCFL（22寸以下）逆变器方案中，由于半桥架构设计简单，成本低，应用非常广泛，通常使用一个P+N的场效应管即可实现，其工作模式比较简单，下图为小尺寸方案中，半桥架构的波形和电路示意图。
从成本和效率的角度考量，大尺寸LCD-TV逆变器的输入逐渐改为由PFC（380V-400V)的输出直接输入，这就是我们所说的LIPS(LCD-TV Integrated Power Supply,液晶集成电源）方案。
半桥和全桥变换器拓扑——第五章-PPT精选文档
5.2 半桥变换器拓扑
5.2.4 防止磁通不平衡的阻断电容的选择
磁通不平衡原因：初 级存在直流分量。 解决办法：初级串联 小容值的直流阻断电 容。电流Ipft流过时， 该电容被充电，该电 压使初级平顶脉冲电 压有所下降，如图3.2 所示。 设允许的下降量为dV，产生该压降的等效平顶脉冲电流为式(3.1)中的Ipft， 而流通该电流的时间为0.8T/2，所需的阻断电容值可用下式得到
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5.2 半桥变换器拓扑
5.2.6 半桥变换器与双端正激变换器的比较
两者承受的关断电压同样为Vdc，广泛应用于电源网压为220V的市场。
区别：
半桥变换器次级输出为全波而非双端正激变换器输出的半波，因此 半桥变换器的方波频率是正激变换器的两倍，从而使半桥变换器输出 电感L、电容C的数值小很多。
5.2 半桥变换器拓扑
5.2.2 半桥变换器磁设计
1、最大导通时间、磁心尺寸和初级绕组匝数的选择
输入电压最小或不正常工作状态时，最大导通时间不超过0.8T/2 磁心选择（见磁路设计）
假定最低输入电压为（Vdc/2）-1，最大导通时间为0.8T/2，在已知磁 心种类和磁心面积的情况下，可通过法拉第定律计算出初级绕组数。 其中dB值为峰值磁密期望值的两倍。(正激变换器磁心只工作在磁滞回 线的第一象限，而半桥变换器工作于第一、三象限，所以是其两倍)
llC半桥工作原理
llC半桥工作原理
LLC半桥（Half-Bridge）是一种常用于交流/直流转换或高频
电源应用的拓扑结构。其工作原理如下：
1. 拓扑结构：LLC半桥由两个功率开关管（MOSFET或IGBT）和一个电感（L）组成，中间连接负载。其中，两个功率开关
管被称为上开关和下开关。
2. 工作周期：LLC半桥通常根据电流、电压或其他信号进行
控制，以确定每个工作周期的开始和结束。一个工作周期通常分为四个阶段：上半桥开、下半桥开、上半桥关和下半桥关。
3. 上半桥开：在上半桥开阶段，上开关导通，下开关关断。此时，电流从电源流向负载，负载获得能量。
4. 下半桥开：在下半桥开阶段，上开关关断，下开关导通。此时，电流从负载流向电源，之前蓄积在电感中的能量被释放。
5. 上半桥关：在上半桥关阶段，上开关关断，下开关仍然导通。此时，电感中的能量被负载消耗。
6. 下半桥关：在下半桥关阶段，上开关关断，下开关导通。此时，电感中的能量继续被负载消耗。
通过周期性地改变上开关和下开关的导通状态，LLC半桥可
以实现交流/直流转换或高频电源应用。其具有高效、高可靠
性和低噪音等优点，因此在许多领域得到广泛应用。
变压器半桥拓扑详解
变压器半桥拓扑详解
变压器半桥拓扑结构是开关电源的一种拓扑结构，其特点包括：
开关管承受电压为Vdc，与双端正激拓扑相同（推挽或单端正激拓扑为2*Vdc）。
半桥拓扑两个开关管轮流交替工作，相当于两个开关电源同时输出功率，约等于单一开关电源输出功率的一倍（双端正激拓扑的一倍），输出功率大。
变压器原边线圈只需要一个绕组，对于小功率开关电源变压器绕制更加方便。
两个开关器件没有公共地，开关管的驱动信号连接比较麻烦。
半桥电路的运行原理及注意问题
半桥电路的运行原理及注意问题
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。 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，那幺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
半桥电路工作原理及应该注意的几点问题
半桥电路工作原理及应该注意的几点问题
简介：半桥工作原理及应当注重的几点问题。
在和镇流器当中，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衔接在一起，并举行输出，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当注重的一些问题，希翼能够协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
器C1和C2与开关管Q1、Q2组成桥，桥的对角线接T1的原边绕组，故称半桥变换器。假如此时C1=C2,那么当某一开关管导通时，绕组上的惟独电源电压的一半。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因为整流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。
半桥电路中应当注重的几点问题
偏磁问题
缘由：因为两个电容衔接点A的电位是随Q1、Q2导通状况而浮动的，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，缘由就是Q1关断延迟。
假如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，从而降低了变换器的效率，使晶体管失控，甚至烧毁。
三相半桥 拓扑
三相半桥拓扑是一种电力电子装置的拓扑结构，主要用于三相交流电源的变换和控制。它由三个半桥电路组成，每个半桥电路连接到一个电源和一个储能元件，从而形成一个完整的桥路。每个桥路输出电压可以通过调节输入电源的相位差和开关频率来实现。
在三相半桥拓扑中，每个半桥电路由两个开关组成，通常使用电力电子器件如IGBT或晶闸管来实现。这些开关交替导通和关断，以控制电流的流向和大小。通过控制开关的导通和关断时间，可以调整输出电压和电流的波形和频率。
这种拓扑结构具有一些优点，例如结构简单、成本低、易于实现并联冗余等。此外，通过控制开关的频率和相位差，可以实现更高的转换效率和控制精度。
然而，三相半桥拓扑也存在一些缺点和限制。首先，它对电力电子器件的耐压性能和热稳定性要求较高，因此在设计和选择器件时需要考虑到这些因素。其次，半桥电路中的谐波含量较高，可能会导致输出滤波器和系统稳定性问题。最后，三相半桥拓扑的电流和功率容量受到限制，因此在需要大容量和高效率的应用场景中可能不太适用。
总之，三相半桥拓扑是一种常见的电力电子装置拓扑结构，具有优缺点和限制。在实际应用中，需要根据具体应用场景和需求选择合适的拓扑结构，并采取相应的保护措施和控制系统来确保系统的安全、可靠和高效运行。
双向半桥dcdc变换器拓扑
双向半桥dcdc变换器拓扑
在直流到直流（DC-DC）变换器中，双向半桥（BHB）拓扑是一种广泛使用的拓扑。本文将介绍双向半桥dcdc变换器拓扑的原理、特点及应用。
1. 原理
双向半桥dcdc变换器是将直流电压变换为另一种直流电压的拓扑。它由两个开关管和两个二极管组成。在正常操作状态下，开关管S1和S2是交替开关的，以便在输入和输出之间转移能量。在输出电压与输入电压相等的情况下，开关管和二极管都能够以零电压开关的方式工作。
当开关管S1和S2被关闭时，电感L1充电，并将能量储存在电容器C1中。当S1和S2交替关闭时，输入电压会先流入电感L1并充电，然后流入输出电容C2中。
在此拓扑中，开关管的快速损坏可能导致二极管反向恢复过程中出现高峰电压。为了防止这种情况发生，可以在开关管上添加反并联二极管。此外，开关管要能够承受输出电容器充电时的高电压，因此需要具有较高的电压耐受能力。
2. 特点
(1) 双向半桥dcdc变换器可以实现输入和输出的隔离。因此，它可以实现不同电压等级之间的能量转移。
(2) 在输入电压稳定的情况下，它可以提供稳定的输出电压。并且输出电压可以根据输入电压进行电压变换。
(3) 双向半桥dcdc变换器可以在两个方向上传输功率，因此可以实现双向功率流控制。
(4) 在运行时，有两个开关管和两个二极管来接受输入电流和输出电流，从而可以减少开关管和二极管的损耗，提高变换器效率。
(5) 双向半桥dcdc变换器可以在电能回收和电能储存系统中使用。并且它广泛应用于半导体照明、燃料电池和太阳能等领域。
PC电源八种常见结构方案
设为首页收藏本站RSS订阅IT168
用户名自动登录找回密码
密码登录注册
门户iHome爱分享iShare爱玩iPlay爱用iUse社区iBBS请输入搜索内容文章搜索查看内容
门户iHome爱玩iPlay
极客知识时间 PC电源八种常见结构方案
2011-7-14 17:54|发布者: 。神之一手。|查看: 115|评论: 1
摘要: 今天，本篇主要是介绍一下PC电源的一些结构上的设置方案。主要部分为常见的一些设计方案和一些相关技术的应用简
介。 一、半桥拓扑+被动的PFC+3.3V单路磁放大 上图航嘉多核DH6内部结构，是典型的半桥拓扑 ...
今天，本篇主要是介绍一下PC电源的一些结构上的设置方案。主要部分为常见的一些设计方案和一些相关
技术的应用简介。
一、半桥拓扑+被动的PFC+3.3V单路磁放大
上图航嘉多核DH6内部结构，是典型的半桥拓扑+别动PFC结构，一般可以看到三个变压器分隔一次侧和二
次侧电路，而从左至右第三个为待机变压器是最突出的特征。因为正激结构可不需要待机变压器。另一方
面，在一次侧能找到倍压电路（上图中两个大号高压滤波电容）也是确定为半桥结构电源的一个佐证。这里
所说的半桥结构实际是使用的都是BJT双极型晶体管作为开关元件的电路结构。半桥结构的电源有两个主要
的技术限制，一是做成的瓦数级别不大，一般就500W或以下的，个别特例除外。二是能达到的转换效率较
低，大概就70%多或以下，但是由于方案简单，成本控制非常好。在国内用户占有量巨大，一是不重视，
二是图便宜。当然也最容易忽悠的。
二、单管正激+被动PFC
半桥开关电源波形分析
半桥开关电源波形分析
半桥开关电源是一种常用的电源拓扑结构，它能够将输入电压通过开关管的控制，输出稳定的直流电压。下面是对半桥开关电源波形的分析。
在半桥开关电源中，输入电压经过整流和滤波电路后，进入半桥拓扑结构。半桥拓扑由两个开关管组成，一个为高侧开关管，另一个为低侧开关管。这两个开关管交替导通和截止，通过控制它们的导通时间，可以实现输出电压的调节。
在正半周期，高侧开关管导通，低侧开关管截止。此时，输入电压通过高侧开关管和变压器传递到输出负载。输出电压随着导通时间的增加而增加，直到达到设定的电压值。在此过程中，半桥开关电源输出电流呈现脉冲状，其波形较为平稳。
在负半周期，高侧开关管截止，低侧开关管导通。此时，输入电压通过变压器和低侧开关管传递到输出负载。输出电压同样呈现脉冲状，但与正半周期相比，其波形略有不同。
在半桥开关电源的工作过程中，由于开关管的切换，会产生一定的开关干扰。为了减少这种干扰，常常会采用合适的滤波电路进行滤波处理，以使输出波形更加平稳。
以上是半桥开关电源波形的简要分析。半桥开关电源作为一种常用的电源拓扑结构，在许多应用中具有重要的作用，如电子设备、工业控制等领域。通过合理的设计和控制，可以实现高效、稳定的电源输出。
半桥和全桥变换器拓扑
半桥和全桥变换器拓扑
第五章半桥和全桥变换器拓扑功降压、升压、降-升不隔离型压、库克变换器率变换单端反激、正激电隔离型路双端推挽、半桥、全桥第五章半桥和全桥变换器拓扑5.1 概述(Introduction)5.2 半桥变换器拓扑Half-Bridge ConverterTopology5.3 全桥变换器拓扑Full-Bridge本章小结 5.1 概述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。 5.2 半桥变换器拓扑5.2.1 工作原理整流和滤波S1断开时，输入为220V 交流电，电路为全波整流电路，滤波电容C1和C2串联，整流得到的直流电压分子约为1.41220-2308V;当S1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点相对于B点为正，电源通过D1给C1充电，C1电压为上正下负，峰值约为1.41120-1168V;在输入电压的下半周，A点电压相对于B点电压为负，电源通过D2给C2充电，C2电压为上正下负，峰值也为168V，两个电容串联的输出为336V. 5.2 半桥变换器拓扑工作原理从图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，而非其两倍。首先忽略小容量阻断电容Cb，则Np下端可近似地看作连接到C1和C2的连接点。若C1、C2的容量基本相等，则连接处的电压近似为整流输出电压的一半，约为168V。通常的做法是在C1、C2的两端各并接等值放电电阻来均衡两者的电压。图3.1中的开关Q1和Q2轮流导通半个周期。Q1导通Q2关断时，Np的同名端(有点端)电压为，168V，Q2承受电压为336V;同理，Q2导通Q1关断时，Q1承受电压为336V，此时Np同名端电压为-168V。 5.2 半桥变换器拓扑5.2.2 半桥
半桥llc中点电压占空比不是50%
半桥LLC拓扑结构是一种常见的DC-DC转换器拓扑，用于将输入直
流电压转换为稳定的输出直流电压。在半桥LLC拓扑中，中点电压占
空比不一定是50这一问题经常引起工程师们的关注。本文将从理论和实际应用两个方面对此问题展开讨论。
一、半桥LLC拓扑结构及工作原理
半桥LLC拓扑是一种三端口谐振型拓扑结构，由LLC谐振电容C、LLC谐振电感L和变压器T组成。在工作过程中，LLC电容和LLC电
感串联在一起，形成LLC谐振回路，从而实现ZVS（零电压开关）。1.1 工作原理
当开关管S1、S2导通时，电源电压V_in通过变压器T的一侧输入到谐振电容C上，此时谐振电容C充电。当开关管S1、S2关断时，谐
振电容C上的电压反向作用于变压器T，将能量传递到输出端负载上，实现电源电压的变换。
1.2 中点电压占空比
中点电压占空比（Duty Cycle）是指开关管S1、S2导通的时间占整
个开关周期的比值。在半桥LLC拓扑中，中点电压占空比并不一定是50。具体的中点电压占空比取决于电路参数的设计和工作条件。
二、中点电压占空比不是50的原因分析
2.1 载波周期调制
在实际应用中，半桥LLC拓扑通常采用载波周期调制（PWM）技术进
行控制。通过调节PWM信号的占空比和频率，可以实现对输出电压
的精确控制。而在PWM调制过程中，中点电压占空比并不一定是50。
2.2 理想条件与实际情况
在理想条件下，半桥LLC拓扑的中点电压占空比可以达到50。然而在实际工程应用中，受到电路损耗、器件参数、磁性元件不完美等因素
的影响，中点电压占空比往往无法达到理想值。
llc 半桥谐振式拓扑
LLC 半桥谐振式拓扑
LLC半桥谐振式拓扑结构由可控的MOS管Q1和Q2串联组成半桥，每个MOS 管都内置有方向并联二极管，同时在漏极和源极有一个等效电容。电容Cr和电感Lr、以及变压器T1的原边电感Lm构成了一个LLC谐振电路。变压器T1的副边经过二极管D1和二极管D2整流后得到为负载供电。电容Cout主要起滤波作用。其工作原理是，通过不断开关Q1，Q2为副边供能，LLC网络主要作用是在开关电源工作时谐振，实现ZVS（Zero Voltage Switch，零电压导通），提高电路的运行效率。
半桥拓朴结构-商用灶
实际测试到的波形
电wenku.baidu.com换 相正确
半桥拓扑的工作过程
D1,D2提供续流回路，
没有时间描， 从网上CO了一 个图
第1个过程的电流方向：N->RL->D1->C01+；D1工作，T1短路 第2个过程的电流方向：C01+->T1->RL->N；T1工作
第3个过程的电流方向：A->RL->C02+->D2->A；D2 工作，T2短路 第4个过程的电流方向：C02+->RL->T2->C02-；T2 工作
我设计过的半桥电路
抄家用炉的同步电路，也 可以脉冲检锅
DSP方案的半桥电磁炉
1.使用TI的TMS320F28027中的事件管理功 能可以方便的实现以上讲的逆变过程 2.灵活的EPWM功能模块，ADC功能模块， 可以轻松的实现锁相，逆变过程。 3.下面的资料基于TI公司提供的PICCOLO系 列芯片的一个课件。
数学模型
电路模型：
交流下的阻抗： 品质因数计算： 幅频特性：
品质因数Q
1.Q越大则表示电磁的能量转换越好。频率的 选择越好。 2.电容与线圈二端的电压都是Us的Q倍，电 压过高会给电容器件制造带来麻烦
还有其他的影响，在设计电磁炉时一般有行业内的参数，引用行 业标准就行了。