第三章07-半桥和全桥直流变换器
半桥和全桥磁芯_解释说明以及概述
半桥和全桥磁芯解释说明以及概述1. 引言1.1 概述:在现代电力转换领域中，桥式变换器是一种常见的拓扑结构。
在桥式变换器中，磁芯起着至关重要的作用。
磁芯材料的选择对于变换器的性能和效率具有重要影响。
本文将讨论半桥和全桥磁芯两种主要类型，并比较它们在桥式变换器中的应用、优缺点以及选择时的考虑因素。
1.2 文章结构:本文共分为五个部分。
引言部分（第一部分）将介绍文章的目的和概述。
随后，第二和第三部分将详细介绍半桥磁芯和全桥磁芯的定义、原理以及特点与应用。
接下来，第四部分将比较两种磁芯在桥式变换器中的差异与影响，并给出选择建议。
最后，结论部分（第五部分）将总结文章内容并提供进一步展望。
1.3 目的:本文旨在深入了解半桥和全桥磁芯，在描述其定义、原理以及特点与应用方面进行详尽解释。
通过对两种类型磁芯的优缺点分析和比较，我们将帮助读者更好地理解桥式变换器中磁芯选择的重要性，并提供合适的选择建议。
此外，本文还将讨论桥式变换器的工作原理和电路拓扑分析，以便读者对半桥和全桥磁芯在实际应用中的差异具有更清晰的认识。
2. 半桥磁芯2.1 定义和原理半桥磁芯是一种用于电力变换器的重要元件，用于转换电能并实现功率调节。
它由两个互补的开关管组成，常见的是MOSFET或IGBT。
这两个开关管分别被连接到能量源和输出负载之间的中点处。
当一个开关管导通时，另一个开关管会关闭。
在半桥磁芯中，输入能量通过输入电容器被存储，并通过控制其中一个开关管的导通时间来传递给输出负载。
控制导通时间可以调整输出功率。
2.2 特点和应用半桥磁芯具有以下特点：- 简单而紧凑：与全桥相比，半桥磁芯只需要两个开关管，因此结构更加简单、紧凑。
- 成本较低：由于组件数量较少，制造成本相对较低。
半桥磁芯广泛应用于各种电力变换器中，如无线充电设备、交流变直流供电适配器、马达控制等领域。
它们可以将输入直流电源转换为所需的交流输出，并且具有较高效率和良好的电路控制性能。
推挽全桥半桥变换器
Switching Power Supply Techniques
1
第三章 开关电源基本拓扑结构
一、拓扑结构分类
二、基本分析方法
三、开关电源基本拓扑
2
隔离型拓扑结构
推挽变换器
Push-pull Converter
3
推挽变换器
基本电路
特点： 1、变压器磁芯双边磁 化磁芯，磁芯利用率高， 变压器体积可减理
* *
9
全桥变换器
偏磁问题
铁心偏磁是由于加在电感或变压器线圈的 正、反两个方向的V - s 面积不等所造成的。 当电感或变压器线圈加以交变电压时, 铁 心内磁链满足的方程
如果u 是对称方波, 磁链是对称锯齿波。 正、负半周磁链的变化量分别为
如果u 的幅度或宽度受到扰动, 造成正、 反两方向V - s 面积不等, 即Δψ+≠Δψ- ， 磁密的摆动范围就会产生漂移。
14
半桥变换器
基本工作原理
BS Bm
-Im(max) Im(max)
B = 2Bm
-Bm
15
半桥变换器
考虑变压器漏感时的工作原理
BS
Bm
-Im(max) Im(max)
B = 2Bm
-Bm
16
开关电源基本拓扑
五种变换器的比较
17
五种变换器的比较
电路 优点 电路较简单，成本 低，可靠性高，驱 动电路简单 缺点
4
推挽变换器
基本工作原理
1. 有续流二极管时
5
推挽变换器
2. 无续流二极管时
6
隔离型拓扑结构
全桥变换器
Full-bridge Converter
电力电子第3章 思考题与习题答案
频率（周期 T）一定，调节脉冲宽度 ton，ton 值在 0~T 之间变化，负载电压在 0~E 之间变化。 2）脉冲频率控制（Pulse Frequency Modulation），也称 PFM。此方式脉冲宽度 ton 一定，
T
0 uL1dt =
ton 0
uL1dt
+TLeabharlann ton uL1dt = 0
ò ò ò 对电感 L2 有：
T
0 uL2dt =
ton 0
u L 2 dt
+
T
ton uL2dt = 0
则有： Eton + U tC1 off = 0
(E - Uo - UC1)ton + (-UO )toff = 0
得：U o
当开关器件 V4 始终导通，开关器件 V3 始终关断，此时电路同图 310a）等效，控制 V1 和 V2 的导通，输出电压 uo>0，电路向电动机提供正电压，电路工作在第一和第二象限，电 动机工作在正转电动和正转再生制动状态。
当开关器件 V2 始终导通，开关器件 V1 始终关断。控制 V3 和 V4 的导通，输出电压 uo<0 电路向电动机提供负电压，电路工作在第三和第四象限。此时，开关器件 V4 截止，控制 V3 通、断转换，则 uo<0，io<0，电路工作在第三象限，转速 n<0，电磁转矩 T<0，电动机工作 在反转电动状态；开关器件 V3 截止，控制 V4 通、断转换，则 uo<0，io>0，电路工作在第四 象限，转速 n<0，电磁转矩 T>0，电动机工作在反转再生制动状态。
六种基本DCDC变换器拓扑结构总结
六种基本DC/DC变换器拓扑，依次为buck,boost,buck-boost,cuk,zeta,sepic变换器半桥变换器也是双端变换器,以上是两种拓扑。
半桥开关管电压应力为输入电压.而且由于另外一个桥臂上的电容,具有抗偏磁能力,但是对于上面一种拓扑,通常还会加隔直电容来提高抗偏磁能力.但是如果采用峰值电流控制,要注意一个问题,就是有可能会导致电容安秒不平衡的问题.要需要其他方法来解决。
半桥变换器可以通过不对称控制来实现ZVS,也就是两个管子交替导通,一个占空比为D,另外一个就为1-D.就是所谓的不对称半桥,通常采用下面一种拓扑.对于不对称半桥可以采用峰值电流控制。
正激变换器绕组复位正激变换器LCD复位正激变换器RCD复位正激变换器有源钳位正激变换器双管正激吸收双正激有源钳位双正激原边钳位双正激软开关双正激推挽变换器无损吸收推挽变换器推挽变换器:推挽变换器是双端变换器.其实是两个正激变换器通过变压器耦合而来,基本推挽变换器好处是驱动不需隔离,变压器双端磁化,只要两个开关管.但是,变压器绕组利用率低,开关管电压应力为输入两倍,所以一般只适合低压输入的场合.而且有个问题就是会出现偏磁,所以要采用电流型控制等方法来避免.如果将两个双管正激同样耦合,可以构成四开关管的推挽变换器,也就是所谓的双双管正激.其管子电压应力下降为输入电压.其他等同.推挽正激是最近出现的一种新拓扑,通过一个电容来解决变换器漏感尖峰,偏磁等问题.在VRM中有应用.半桥变换器也是双端变换器,以上是两种拓扑.半桥开关管电压应力为输入电压.而且由于另外一个桥臂上的电容,具有抗偏磁能力,但是对于上面一种拓扑,通常还会加隔直电容来提高抗偏磁能力.但是如果采用峰值电流控制,要注意一个问题,就是有可能会导致电容安秒不平衡的问题.要需要其他方法来解决.半桥变换器可以通过不对称控制来实现ZVS,也就是两个管子交替导通,一个占空比为D,另外一个就为1-D.就是所谓的不对称半桥,通常采用下面一种拓扑.对于不对称半桥可以采用峰值电流控制.全桥变换器全桥变换器在大功率场合是最常用了,特别是移项ZVS和ZVZCS 接下去,会收集一些三电平变换器贴出来,在以后就给出boost族的隔离变换器....反激变换器.....正反激变换器......APFC.....PPFC.... 单级PFC.....谐振变换器等.....三电平变换器(three level converter)选了看起来比较舒服的两个拓扑,这些三电平是半桥演化而来,同样可以演化出多电平变换器,合适高压输入场合.而且可以通过全桥的移相控制方式实现软开关.。
第三章 功率转换电路
3.3 半桥式功率转换电路
工作过程:
• 当两个开关管BG1和 BG2都截止时，电容C01， C02中点A的电压为E/2。
• 当BG1导通时，C02充 电，C01放电，中点A电 位在BG1导通终了，将下 降E/2-△E。
3.3 半桥式功率转换电路
• 当BG2导通，C01 充 电， C02放电，中点A 电位在BG2导通终了增 至 E/2+△E。
补充三 高频变压器的磁化曲线
磁路：由铁心形成而使磁通集中通过的回路叫磁 路。
铁心中的磁通 称主磁通。
少量磁通通过空气也会构成回路称漏磁通。
漏
主磁通
漏
磁
磁
通
通
变压器的磁路
补充三 高频变压器的磁化曲线
由于 特斯拉单位太大，通常多用mT表示，1T=100 0mT。有时也用高斯（Gs）表示，1T=104 Gs。
补充三 高频变压器的磁化曲线
磁通:磁感应强度B在面积S上的通量积分称为磁
通。单位：韦伯Wb
B dS
S
如果是均匀磁场，即磁场内各点磁感应强度的大小和方
向均相同，且与面积S垂直，则该面积上的磁通为
• 硬磁(永磁)材料：磁滞回线宽、剩磁和矫顽力都很大 的铁磁材料称为硬磁材料，又称为永磁材料。 • 永磁材料磁性能指标： 剩磁 矫顽力 最大磁能积(BH) max
补充三 高频变压器的磁化曲线
磁感应强度B 是表示磁场空间某点的磁场强弱和方 向的物理量，是矢量。 大小：磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通 （磁力线）。单位：特斯拉T或Wb/m2
基本磁化曲线在开关电源变压器磁心被磁场极化时 才会出现，因此该曲线也被称为初始磁化曲线。当 变压器正常工作之后，这种初始状态就不存在了。
开关电源：单管自激,反激,推挽,半桥,全桥
图 2.4 单端正激式开关电源
单端反激式开关电源 反激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正好被直流电压激励 时，变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出，而仅在变压器初级线圈的 激励电压被关断后才向负载提供功率输出，这种变压器开关电源称为反激式 开关电源。反激式开关电源是在反极性（Buck—Boost）变换器的基础上演 变而来的，它具有以下优点： 比正激式开关电源少用一个大储能滤波电感及一个续流二极管，因此，体积 比正激式开关电源的要小，且成本也要低。
C18 Q5 C1815 22u50V
+
D17 R21 1N4148 12k
R27 1.5k
HW.79 94V-0
S-100N-R5
2000-11-21
+
C17 1u50V
MW
S-100-24 IN 110VAC 1.9A IN 220VAC 0.8A OUT 24VDC 4.5A
TL494 管脚功能及参数
+
R3 100R 2W 102 1kV FMX 1
C2
+V +V
1k 2W
C1 +
SCK054
TF-096
C3
D3S B-60 -0.5
N C10 4.7u50V T2 D7 R6 T028 15R
3A250V R13 580k 1/2W RT C6 220u 200V 470u 35V x5
开关电源：单管自激，反激，推挽，半桥，全桥
单端正激式开关电源 正激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正被直流电压激励 时，变压器的次级线圈正好有功率输出。它是在 BUCK 电路的开关管 Q 与续 流二极管 D 之间加入单端变压隔离器而得到的。它具有以下优点： 1) 正激变换器利用高频变压器的一次侧、二次侧绕组隔离的特点，可以方 便的实现交流电网和直流输出之间的隔离。 2) 正激变换器电路简单，成本很低，能方便的实现多路输出。 3) 正激变换器只有一个开关管，只需一组驱动脉冲；其对控制电路的要求 比双端变换器低。
【必看！】半桥LLC谐振DC-DC变换器工作原理详解
【必看！】半桥LLC谐振DC-DC变换器⼯作原理详解2019作为⼀种被⼴泛应⽤在汽车交通、⼯业控制等领域的重要元件，⽬前DC-DC变换器已经发展出了多种不同的种类，其中，LLC谐振DC-DC变换器的应⽤范围⼗分⼴泛。
本⽂将会就该种类型的DC-DC变换器⼯作原理进⾏详细介绍，希望能够对各位新⼈⼯程技术⼈员的设计⼯作提供⼀些帮助。
在实际的应⽤过程中，相信很多⼯程师对于半桥LLC谐振DC-DC变换器都不会陌⽣。
这种变换器除了具有应⽤范围⾮常⼴泛之外，还具有输出功率⾼、转换效率⾼等显著特点，其主电路结构如下图图1所⽰。
LLC谐振变换器⼀般包括三部分：⽅波产⽣电路、谐振⽹络和输出电路。
图1 半桥LLC谐振变换器的主电路结构通常情况下，在变换器的设计和应⽤过程中，⽅波产⽣电路可以是半桥或全桥结构，这主要是根据功率需求来进⾏选择。
通过⾼低端开关管的交替导通，将直流输⼊转换为⽅波。
当然，为防⽌它们同时导通，LLC谐振控制器普遍会在⾼低端开关管的驱动信号之间插⼊固定或可调的死区时间。
LLC谐振DC-DC变换器的谐振⽹络由三个谐振原件构成，分别为谐振电容Cs，谐振电感Ls和激磁电感Lm。
从图1所给出的半桥LLC谐振DC-DC变换器的主电路结构图中可以看出，该电路系统由以下元件构成：两个功率MOSFETQ1、Q2，Q1和Q2的占空⽐都是0.5，采⽤固定死区的互补调频控制⽅式来进⾏控制。
图1还中分别给出了Q1和Q2的半导体⼆极管和寄⽣电容、谐振电容Cs、理想变压器、并联谐振电感Lm、串联谐振电感Ls、全桥整流⼆极管（D1、D2、D3、D4）、输出电容C0和负载R0。
在图1所⽰的半桥谐振变换器主电路系统中，当⽅波馈⼊谐振⽹络后，电流波形和电压波形将产⽣相位差。
开关损耗为流过开关管的电流与其源漏极两端的电压乘积。
此时，由于Q1、Q2在电流流过半导体⼆极管时开启，开启电压很低，所以损耗很⼩。
LLC谐振变换器电路有两个谐振频率，⼀个是谐振电感Ls和谐振电容Cs的谐振频率，⼀个是Lm加上Ls与Cs的谐振频率，即：在上⽂所提供的两个公式中，所求得的参数fr1为Cs与Ls的谐振频率，参数fr2为Cs、Ls和Lm 的谐振频率，很显然，参数fr1>fr2。
第3章 直流-直流变换电路2
✓ 带隔离变压器的直流变换器都是由基本的直流斩波器派生 而来。由降压斩波器派生出正激变换器、半桥变换器、全 桥变换器等，由升降压斩波器派生出反激变换器。
✓ 带隔离变压器的直流变换器分为单端和双端电路两大类。 在单端电路中，变压器中流过的是直流脉动电流，而双端 电路中，变压器中的电流为正负对称的交流电流。
3.1 直接DC/DC变换电路
3.1.1 降压斩波电路 3.1.2 升压斩波电路 3.1.3 升降压斩波电路 3.1.4 Cuk斩波电路 3.1.5 Sepic斩波电路 3.1.6 Zeta斩波电路 3.1.7 复合斩波电路和多相多重斩波电路
3.1.1 降压斩波电路
3.1.2 升压斩波电路
3.1.7 复合斩波电路和多相多重斩波电路
图 8-21 半桥电路原理图
流电压ud的平均值，也就改变了输
S1 ton
O
t
出电压Uo。
S2
O
T
t
S1导通时，二极管VD1处于通态，
uS1
Ui
S2导通时，二极管VD2处于通态;
uSO2
t
Ui
当两个开关都关断时，变压器绕组
O
t
N1中的电流为零，VD1和VD2都处于 iS1
通态，各分担一半的电流。
O
iS2
3.2.1 正激电路
1）正激电路的工作过程
开关S开通后，变压器绕组W1两 Ud 端的电压为上正下负，与其耦合
的W2绕组两端的电压也是上正
单开关正激电路的原理图
下负。因此VD1处于通态，VD2
半桥式DCDC变换器设计
半桥式DC-DC变换器设计【摘要】近年来，随着电力电子器件、控制理论的发展和人们对电源性能要求的提高，电力电子技术引起了学者们的广泛关注。
目前一些发达国家正逐渐把电力变换技术广泛应用于民用工业领域，我国在这一领域的研究起步较晚，但随着国民经济的发展，适合于不同要求的各种变换器越来越引起科研人员的关注。
本文通过对Buck变换器的电路结构和工作原理进行分析，设计出一种半桥式DC-DC变换器，并采用闭环控制方法，将恒定的400V直流输入变为稳定5V的直流输出，保证了系统的供电性能。
最后利用Matlab工具对所设计的电路进行仿真,仿真结果验证了所设计系统的有效性。
半桥式DC-DC变换器由于电路结构简单，功率器件少且功率管上受到的电压应力小，在中小功率场合得到了较为广泛的应用。
本文为进一步研究和开发相关产品提供借鉴。
【关键词】Buck半桥DC-DCMATLAB【ABSTRACT】In recent years, with the development of power electronic devices，control theory and the increasing demand of high-quality power supply, power electronics technology has aroused widely attention from scholars. Power electronics technology is used gradually in civilian industrial areas in some developed countries. With the national economic development, the various converters for different requirements are developed and the related technology is studied by scientist and scholar.In this paper, the Buck circuit structure and working principle are analyzed and a half-bridge DC-DC converter is designed. The designed converter uses closed loop control scheme and realized the function that the power form is converted from 400 V DC voltage to 5 V DC voltage. The output voltage is stable and the performance of the designed converter is ensured. Simulation study was carried out and effectiveness of the designed converter is verified by simulation results.【Key words】Buck half-bridge DC-DC MATLAB目录1 绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2变换器简介 (2)1.3本文研究的内容 (3)2半桥式DC-DC变换器的工作原理 (3)2.1半桥式DC-DC变换器的基本电路图及工作原理 (3)2.2B UCK变换器 (5)2.2.1线路组成 (5)2.2.2工作原理 (6)2.3带变压隔离器的DC-DC变换器拓扑 (8)3半桥式DC-DC变换器的系统设计 (13)3.1电路参数的计算与选取 (13)3.2闭环的控制方法与实现 (22)3.2.1PWM的调制方法 (22)3.2.2PID控制器 (22)3.2.3PID控制器的参数整定 (24)3.2.4闭环控制方法与实现 (25)4 MATLAB/SIMULINK仿真 (26)4.1MATLAB/SIMULINK (26)4.2半桥DC-DC变换器系统仿真模型的建立 (27)4.3.1开关管控制脉冲仿真模块的建立 (28)4.3.2实际系统仿真模块的搭建 (34)结束语 (38)参考文献 (39)致谢.............................................................................................................. 错误!未定义书签。
全桥,半桥,推挽,正激,反激的优缺点比较及应用场合分析
全桥,半桥,推挽,正激,反激的优缺点比较及应用场合分析优缺点比较一、全桥式开关电源的优点和缺点1、全桥式变压器开关电源输出功率很大，工作效率很高全桥式变压器开关电源与推挽式变压器开关电源一样，由于两组开关器件轮流交替工作，相当于两个开关电源同时输出功率，其输出功率约等于单一开关电源输出功率的两倍。
因此，全桥式变压器开关电源输出功率很大，工作效率很高，经桥式整流或全波整流后，其输出电压的电压脉动系数Sv和电流脉动系数Si都很小，仅需要一个很小值的储能滤波电容或储能滤波电感，就可以得到一个电压纹波和电流纹波都很小的输出电压。
2、全桥式开关电源的优点是开关管的耐压值特别的低全桥式变压器开关电源最大的优点是，对4个开关器件的耐压要求比推挽式变压器开关电源对两个开关器件的耐压要求可以降低一半。
因为，全桥式变压器开关电源4个开关器件分成两组，工作时2个开关器件互相串联，关断时，每个开关器件所承受的电压，只有单个开关器件所承受电压的一半。
其最高耐压等于工作电压与反电动势之和的一半，这个结果正好是推挽式变压器开关电源两个开关器件耐压的一半。
3、全桥式变压器开关电源主要用于输入电压比较高的场合在输入电压很高的情况下，采用全桥式变压器开关电源，其输出功率要比推挽式变压器开关电源的输出功率大很多。
因此，一般电网电压为交流220伏供电的大功率开关电源大部分都是使用全桥式变压器开关电源。
而在输入电压较低的情况下，推挽式变压器开关电源的输出功率又要比全桥式变压器开关电源的输出功率大很多。
4、全桥式变压器开关电源的电源利用率比推挽式变压器开关电源的电源利用率低一些因为2组开关器件互相串联，两个开关器件接通时总的电压降要比单个开关器件接通时的电压降大一倍；但比半桥式变压器开关电源的电源利用率高很多。
因此，全桥式变压器开关电源也可以用于工作电源电压比较低的场合。
5、与半桥式开关电源一样，全桥式变压器开关电源的变压器初级线圈只需要一个绕组，这也是它的优点，这对小功率开关电源变压器的线圈绕制多少带来一些方便。
半桥和全桥LLC的比较分析
半桥和全桥LLC的比较分析标题：半桥和全桥LLC的比较分析引言：在现代电力电子领域中，半桥LLC和全桥LLC是两种常见的谐振转换拓扑结构，它们在功率电子应用中广泛使用。
本文将从深度和广度的角度对这两种拓扑进行比较分析，旨在为读者提供对半桥LLC和全桥LLC的全面理解与认识。
一、基本原理和结构1.1 半桥LLC拓扑：半桥LLC拓扑由半桥逆变器和谐振电感构成，它通过开关器件和电容组合来实现电流的谐振，实现高效能转换。
该拓扑的主要特点在于能够降低开关损耗、实现零电压开关、拥有较高的功率因数校正以及可实现较高的功率密度。
1.2 全桥LLC拓扑：全桥LLC拓扑由全桥逆变器和谐振电感组成，电流通过全桥变换器进行逆变。
该拓扑与半桥LLC拓扑相比，具有更好的电流均衡和输出功率电压范围。
它在变换器设计中常用于高功率应用，能够提供较高的转换效率和输出电压控制能力。
二、性能比较2.1 转换效率：半桥LLC和全桥LLC在转换效率方面都能达到相对较高的水平，但在高功率应用中，全桥LLC稍微优于半桥LLC。
这是因为全桥LLC能够更好地实现电流均衡，减少功率损耗，并且其输出电压范围更广，可适应更多场景的需求。
2.2 控制精度：在输出电压控制方面，全桥LLC通常能够提供更高的控制精度，对于对电压要求较高的应用具有更好的性能表现。
而半桥LLC虽然在低功率和成本方面有一定的优势，但对于对控制精度有较高要求的应用来说可能不够适用。
2.3 功率因数校正：半桥LLC和全桥LLC在功率因数校正方面都表现出色，能够有效提高系统的功率因数，降低谐波内容。
但半桥LLC由于其简单的拓扑结构，更易于实现较高的功率因数校正。
三、应用场景比较3.1 半桥LLC的应用场景：半桥LLC适用于输出功率较低、对控制精度要求不高的应用场景。
由于其简单的结构和较低的成本，该拓扑常用于小功率电源、照明灯具以及家用电器等领域。
3.2 全桥LLC的应用场景：全桥LLC适用于高功率和高精度要求的应用场景。
全桥,半桥,推挽,正激,反激的优缺点比较及应用场合分析
全桥,半桥,推挽,正激,反激的优缺点比较及应用场合分析优缺点比较一、全桥式开关电源的优点和缺点1、全桥式变压器开关电源输出功率很大，工作效率很高全桥式变压器开关电源与推挽式变压器开关电源一样，由于两组开关器件轮流交替工作，相当于两个开关电源同时输出功率，其输出功率约等于单一开关电源输出功率的两倍。
因此，全桥式变压器开关电源输出功率很大，工作效率很高，经桥式整流或全波整流后，其输出电压的电压脉动系数Sv和电流脉动系数Si都很小，仅需要一个很小值的储能滤波电容或储能滤波电感，就可以得到一个电压纹波和电流纹波都很小的输出电压。
2、全桥式开关电源的优点是开关管的耐压值特别的低全桥式变压器开关电源最大的优点是，对4个开关器件的耐压要求比推挽式变压器开关电源对两个开关器件的耐压要求可以降低一半。
因为，全桥式变压器开关电源4个开关器件分成两组，工作时2个开关器件互相串联，关断时，每个开关器件所承受的电压，只有单个开关器件所承受电压的一半。
其最高耐压等于工作电压与反电动势之和的一半，这个结果正好是推挽式变压器开关电源两个开关器件耐压的一半。
3、全桥式变压器开关电源主要用于输入电压比较高的场合在输入电压很高的情况下，采用全桥式变压器开关电源，其输出功率要比推挽式变压器开关电源的输出功率大很多。
因此，一般电网电压为交流220伏供电的大功率开关电源大部分都是使用全桥式变压器开关电源。
而在输入电压较低的情况下，推挽式变压器开关电源的输出功率又要比全桥式变压器开关电源的输出功率大很多。
4、全桥式变压器开关电源的电源利用率比推挽式变压器开关电源的电源利用率低一些因为2组开关器件互相串联，两个开关器件接通时总的电压降要比单个开关器件接通时的电压降大一倍；但比半桥式变压器开关电源的电源利用率高很多。
因此，全桥式变压器开关电源也可以用于工作电源电压比较低的场合。
5、与半桥式开关电源一样，全桥式变压器开关电源的变压器初级线圈只需要一个绕组，这也是它的优点，这对小功率开关电源变压器的线圈绕制多少带来一些方便。
UPS中的直流变换器和半桥逆变器及单相全桥逆变器的详细介绍
UPS中的直流变换器和半桥逆变器及单相全桥逆变器的详细介绍逆变器在电路中常被使用，本文中，小编将对UPS中的逆变器予以介绍。
本文介绍内容包括直流变换器、半桥逆变器、单相全桥逆变器以及三相全桥逆变器等知识，如果你对逆变器相关内容具有兴趣，不妨在本文下述内容中进行探索哦。
一、直流变换器直流变换器是一种最简单最基本的逆变器电路，主要应用于后备式UPS 中，它分为自激式和它激式两种。
1、自激式推挽变换器图1 自激式直流推挽变换器图1（a）所示是自激式直流推挽变换器电路，所谓自激就是不用外来的触发信号，UPS就可以利用自激振荡的方式输出交流电压，其交流电压的波形为方波，如图1（b）所示的波形UN。
UN是当电源电压E为额定值时的输出情况（其中阴影部分除外）。
自激直流变换器电路主要用于对电压稳定度要求不高但不能断电的地方，如电冰箱、紧要照明用的白炽灯、高压钠灯和金属卤素灯等，供电条件差的农村居民也有不少采用了这种电路作不间断电源。
由于它的电路简单、价格便宜、可靠性高，故也很受欢迎。
该电路的工作原理如下：在时间t=t0加直流电压E，这时由于晶体管V1和V2的基极电压Ub1=Ub2=0，（1）所示二者不具备开启条件，但在它们的集电极和发射极之间却都有漏电流，如图中的I1和I2所示，且二电流在变压器绕组中的流动方向相反，由于器件的分散性，使得I1-I2=ΔI≠0，（2）这个差值电流ΔI就在绕组中产生一个磁通量，于是就在基极绕组中感应出电压Ub1和Ub2，由同名端的标志可以看出，这两个电压的极性是相反的，即一个Ub给晶体管基极加正电压，使其开通，另一个Ub给另一个晶体管基极加负压，使其进一步截止。
电路的设计正好是漏电流大的那一个晶体管基极所感应出的Ub给自己基极加正压，而漏电流小的那一个晶体管基极所加的是负压，基极加正压管子的集电极电流进一步增加，又进一步使它的基极电压增大，这样一个雪崩式的过程很快使该管（设为V1）电流达到饱和值，即V1集电极-发射极之间的压降UCE1=0，绕组N1和N2上的电压也达到了最大值UN1=UN2=E，此后由于磁芯进入饱和阶段，磁芯中磁通的变化量减小，各绕组感应的电压也相应减小，原来导通的管子由于集电极电流增大（磁芯饱和所致）和基极电流减小而脱离饱和区，使绕组感应的电压进一步减小，这样一个反变化过程使得V1雪崩式地截止而V2达到饱和，如图1（b）t1所示。
反激式、正激式、推挽式、半桥式、全桥式开关电源的优点和缺点
反激式、正激式、推挽式、半桥式、全桥式开关电源的优点和缺点反激式开关电源的优点和缺点反激变换器01反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差。
反激式开关电源在控制开关接通期间不向负载提供功率输出，仅在控制开关关断期间才把存储能量转化为反电动势向负载提供输出，但控制开关的占空比为0.5时，变压器次级线圈输出的电压的平均值约等于电压最大值的的二分之一，而流过负载的电流正好等于变压器次级线圈最大电流的四分之一。
即电压脉动系数等于2，电流脉动系数等于4。
反激式开关电源的电压脉动系数，和正激式开关电源的脉动系数基本相同，但是电流的脉动系数是正激式开关电源的电流脉动系数的两倍。
由此可知，反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差。
特别是，反激式开关电源使用的时候，为了防止电源开关管过压击，起占空比一般都小于0.5，此时，流过变压器次级线圈的电流会出现断续，电压和电流的脉动系数都会增加，其电压和电流的输出特性将会变得更差。
02反激式开关电源的瞬态控制特性相对来说比较差。
由于反激式开关电源仅在开关关断期间才向负载提供能量输出，当负载电流出现变化时，开关电源不能立即对输出电压或电流产生反应，而需要等到下一个周期事，通过输出电压取样和调宽控制电路的作用，开关电源才开始对已经过去了的事情进行反应，即改变占空比，因此，反激式开关电源的瞬态控制特性相对来说比较差。
有时，当负载电流变化的频率和相位与取样、调宽控制电路输出的电压的延时特性在相位保持一致的时候，反激式开关电源输出电压可能会产生抖动，这种情况在电视机的开关电源中最容易出现。
03反激式开关电源变压器初级和次级线圈的漏感都比较大，开关电源变压器的工作效率低。
反激式开关电源变压器的铁芯一般需要留一定的气隙，一方面是为了防止变压器的铁芯因流过变压器的初级线圈的电流过大，容易产生磁饱和。
另一方面是因为变压器的输出功率小，需要通过调整电压器的气隙和初级线圈的匝数，来调整变压器初级线圈的电感量的大小。
全桥和半桥的工作原理
全桥和半桥的工作原理全桥：全桥是一种广泛应用于直流-交流（DC-AC）逆变器和交流-直流（AC-DC）整流器中的拓扑结构。
它由四个功率开关器件（MOSFET、IGBT等）组成，这四个开关被分成两对，分别被称为“上半桥”和“下半桥”。
在正常工作状态下，上半桥的两个开关之一为导通状态，另一个为关断状态；同时，下半桥的两个开关之一也为导通状态，另一个为关断状态。
这样，全桥的两个输出端就会出现一个负电压和一个正电压，形成一个完整的交流电波形，通常用于逆变器输出交流电。
全桥的工作原理如下：1.当上半桥的两个开关之一为导通状态（称之为“上通”）时，电源正极与负极连接到输出负载。
2.同时，下半桥的两个开关之一保持关断状态（称之为“下断”）。
3.这时，电流通过上半桥的开关流入输出负载，从而产生一个正的输出电压。
4.当上半桥的两个开关之一关断（称之为“上断”）时，电源与输出负载之间形成一个开路。
5.同时，下半桥的两个开关之一导通（称之为“下通”）。
6.这时，输出负载上的电压为负值，与前一状态形成交流。
通过控制上下半桥开关的导通和关断状态，可以调整输出电流的大小和波形形状，实现各种电能转换和调节功能。
全桥逆变器广泛应用于交流电力传输和调节领域，例如直流到交流逆变器、UPS电源、电动机驱动系统等。
半桥：半桥也是一种常用的电力电子拓扑结构，通常用于直流-交流逆变器或交流-直流整流器的输入端。
它由两个功率开关器件组成，分别为“上半桥”和“下半桥”。
半桥的工作原理如下：1.当上半桥的开关导通时，电源正极连接到输入负载。
2.同时，下半桥的开关保持关断。
3.这时，电流通过上半桥的开关流入输入负载，实现电能的传输。
4.当上半桥的开关关断时，电源与输入负载之间形成一个断路。
5.同时，下半桥的开关导通。
6.这时，输入负载上的电压为负值。
通过控制上下半桥开关的导通和关断状态，可以实现电能的传输和调节，例如转换直流电能为交流电能。
半桥逆变器常应用于电力电子变频调速系统、气体放电照明系统等领域。
第三章07-半桥和全桥直流变换器
Ns2
VD4
C 1 C 2,
uc1 uc 2
R1 R 2,
1 ui 2
N s1 N s 2
T ton1 t1 ton2 t 2
t on1 t on1
t1
t on2
t off 1
t2
Ls1 Ls 2
t1 t 2
每个VT的ton小于0.5T
t on1 t on2
iVD4
t on1
t1
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t
iL
I0
t
t on1
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t
VT1
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C1 A C3
Np up
us1
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C
RL u0
ui
R2
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C2
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Ns2
VD4
uVT
ui
2
ui t1
三、输入输出电压的关系：
up
t on1
ui
2
t on2
t2
t
u0 u0'
第四节 晶体管半桥式直流变换器
VT1 VD1 VD3
第三章 直流变换器
uL
L
' u0
I0
R1
C1 A C3
Np
us1
up Ns1
C
RL u0
ui
R2
半桥：四桥臂中只有两个桥臂采用了开关 晶体管VT1，VT2，故称半桥。另外两个 桥臂是C1，C2，用来分压，通交流，隔 直流，电源滤波的作用。
几种常见的开关电源拓扑结构及应用
几种常见的开关电源拓扑结构及应用什么是拓扑呢?所谓电路拓扑就是功率器件和电磁元件在电路中的连接方式，而磁性元件设计，闭环补偿电路设计及其他所有电路元件设计都取决于拓扑。
最基本的拓扑是Buck(降压式)、Boost(升压式)和Buck/Boost(升/降压)，单端反激(隔离反激)，正激、推挽、半桥和全桥变化器。
下面简单介绍一下常用的开关电源拓扑结构。
Buck电路首先我们要讲的就是Buck电路。
Buck电路也成为降压(step-down)变换器。
它的电路图是下面这样的：晶体管，二极管，电感，电容和负载构成了主回路，下方的控制回路一般采用PWM(脉冲宽度调制)芯片控制占空比决定晶体管的通断。
Buck电路的功能是把直流电压Ui转换成直流电压Uo，实现降压目的。
展开剩余88%反激变换器反激式开关电源是指使用反激高频变压器隔离输入输出回路的开关电源，与之对应的有正激式开关电源。
反激(FLY BACK)，具体是指当开关管接通时，输出变压器充当电感，电能转化为磁能，此时输出回路无电流;相反，当开关管关断时，输出变压器释放能量，磁能转化为电能，输出回来中有电流。
反激式开关电源中，输出变压器同时充当储能电感，整个电源体积小、结构简单，所以得到广泛应用。
应用最多的是单端反激式开关电源。
优点：元器件少、电路简单、成本低、体积小，可同时输出多路互相隔离的电压;缺点：开关管承受电压高，输出变压器利用率低，不适合做大功率电源。
Boost电路Boost(升压)电路是最基本的反激变换器。
Boost变换器又称为升压变换器、并联开关电路、三端开关型升压稳压器。
上面的图就是Boost电路图。
Boost电路是一个升压电路，它的输出电压高于输入电压。
Buck/Boost变换器Buck/Boost变换器：也叫做升降压式变换器，是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器，但它的输出电压的极性与输入电压相反。
Buck/Boost变换器可以看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成，合并了开关管。
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C3的作用:隔直流,通交流
i L iVD 3
直线增加，变压器初级电流ip=ic1使c1放电
C1 C 2 很大，电压变化很小，故A点电位几乎不变
VT1
VD1
VD3
uL
L
' u0
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R1
C1 C3
Np up
ui
up
ui
ui
2
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2
t1
t on2
t2
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t on1
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L
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ui
2
ui
R2
A C2
ui t1
us2
Ns2
VD2 VD4
t2期间电路图
VT2
up
t on1
ui
2
t on2
t2
t
ui
u
' 0
2
us1( )
u s 2( )
u0
4. t2期间
up
ui
t on1
ui
2
t1
t on2
t2
t
ui
3. ton2期：
VT2导通，VT1截止
u
' 0
2
us1( )
u s 2( )
u0
iVD3
u p( )
1 uc 2 u i 2
方向： “.”为负
iVD4
t on1
t1
t on2
t2
t
VD4导通，VD3截止，电源对电感和负载供电
iL
I0
t on1 t on2
t off 1 t off 2
t on2
VT1
VD1
VD3
uL
L
' u0
I0
uVT
R1
C1 C3
Np up
us1
Ns1
ui
up
ui
ui
2
C
RL u0
t on1
ui
2
t1
t on2
t2
t
ui
R2
A C2
us2
Ns2
VD2 VD4
ui
t
ton1期间电路图
VT2
' u0 us1( )
iVD4
t on1
t1
t on2
t2
t
iL
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t
t on1
t1
t on2
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C
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ui
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Ns2
VD4
uVT
ui
2
ui t1
三、输入输出电压的关系：
up
t on1
ui
2
t on2
t2
t
u0 u0'
RL u0
VT2和VT3导通，VT1和VT4 截止。
ton23期间电路图
4、在t2期间：
VT3 VT1 VD3
uL
L
' u0
VT1、VT4、VT2和VT3截止
C2
C1
ui
VT4 VT2 VD4
RL u0
。
t2期间电路图
问题：1、输出输入电压的关系式？ 2、4个晶体管的所承受的电压波形？ 3、阻尼二极管的作用？
ui
VT4 VT2
C2
RL u0
VT1和VT4是同时导通，同时截止， VT2和VT3是同时导通，同时截止的。
T
t on14
t1
t on23
t2
T ton14 t1 ton 23 t 2
VT3 VT1
VD3
uL
L
1、在ton14期间：
C2
C1
ui
VT4 VT2 VD4
u
' 0
RL u0
C
RL u0
ui
R2
us2
C2
VT2 VD2
Ns2
VD4
uVT
ui
2
ui t1
在ton1期间：uVT1=0—1之间 在t1期间：uVT1=ui/2 在ton2期间：uVT1=ui
up
t on1
ui
2
t on2
t2
t
ui
t
' u0 us1( )
2
u s 2( )
u0
t
iVD3
在t2期间：uVT1=ui/2
A C2
ui
us2
Ns2
VD2 VD4
u
t1期间电路图
' 0
2
us1( )
u s 2( )
u0
VT2
iVD3
2. t1期：
VT1，VT2截止，VD3、VD4成为续流二极管 激磁电能从两个路径流走： （1） VD4到负载 （2） 将能量回馈回电源
iVD4
t on1
t1
t on2
t2
iL
t on1
2
u s 2( )
u0
t
iVD3
一、基本原理
1. ton1期：
iVD4
t on1
t1
t on2
t2
t
u p( )
u s 1( )
1 uc1 ui 2
N s1 u N s1 u p( ) i Np 2N p
iL
I0
t
t on1
t1
t on2
t2
t
VD3导通，VD4截止，电源对负载和电感供电，
VT1和VT4导通，VT2和VT3 截止。
ton14期间电路图
2、在t1期间：
VT3 VT1 VD3
uL
L
' u0
VT1、VT4、VT2和VT3截止
C2
C1
ui
VT4 VT2 VD4
RL u0
。
t1期间电路图
VT3 VT1
VD3
uL
L
3、在ton23期间：
C2
C1
ui
VT4 VT2 VD4
u
' 0
VT1，VT2截止，VD3、VD4成为续流 二极管，电感向负载供电
iVD3
iVD4
t on1
t1
t on2
t2
t
电容C3的作用:隔直流,通高频.
小的电容值.
iL
I0
t
t on1
t1
t on2
t2
t
VT1
VD1
VD3
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L
' u0
I0
R1
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Np up
us1
Ns1
二、VT1和VT2的受压波形
t2
t
iL
I0
t
t on1
t1
t on2
t2
t
VT1
VD1
VD3
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C1 A C3
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up Ns1
u
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C
RL u0
ui
R2
us2
C2
VT2 VD2
Ns2
VD4
四、特点：
（1）晶体管所受最大电压比推免式的晶体管小一半 （2）在半桥式中，高频变压器的电压幅值只有输入电 源电压的一半，与推免式变换器电路相比，要输出相同 的功率，开关晶体管必须流过两倍的电流，导通损耗大
us2
C2
VT2 VD2
Ns2
VD4
C 1 C 2,
uc1 uc 2
R1 R 2,
1 ui 2
N s1 N s 2
T ton1 t1 ton2 t 2
t on1 t on1
t1
t on2
t off 1
t2
Ls1 Ls 2
t1 t 2
每个VT的ton小于0.5T
问题：1、晶体管的受压波形？ 2、二极管VD1和VD2的作用（阻尼二极管）？
2、二极管VD1和VD2的作用（阻尼二极管）？ 答：有两个作用：a、在 t 1和 t 2 期间将变压器的能量回馈回 电源
b、把开关管截止时所承受的最大耐压嵌入为输
入电压的大小
全桥式变换器电路
VT3 VT1
uL
L
' u0
C1
第三章
直流变换器
在隔离式直流变换器中,高频变压器次级端后面的高频 整流可以是半波整流、全波整流、也可是桥式整流。
第四节 晶体管半桥式直流变换器
VT1 VD1 VD3
第三章 直流变换器
uL
L
' u0
I0
R1
C1 A C3
Np
us1
up Ns1
C
RL u0
ui
R2
半桥：四桥臂中只有两个桥臂采用了开关 晶体管VT1，VT2，故称半桥。另外两个 桥臂是C1，C2，用来分压，通交流，隔 直流，电源滤波的作用。