不对称半桥变压器偏磁问题分析和解决方法

不对称半桥变压器偏磁问题分析和解决方法

引言

不对称半桥具有结构简单,控制方便和无需辅助器件就可以实现软开关等优点,所以在中小功率的应用场合很有优势。但是这种不对称的控制方法却导致变换器

中的隔离变压器励磁电流具有直流分量。这就要求变压器必须有足够能力承受

直流偏磁,通常对于铁氧体磁芯要开一定的气隙以防止饱和。但是变压器开气隙,会令变压器的励磁电感减小,从而增加励磁电流和损耗。

本文详细分析了不对称半桥变压器直流偏磁的产生机理,并且探讨了两种解决

偏磁问题的方法。

1 不对称半桥结构分析

传统的半桥采用两路相位相差180°,脉冲宽度相同的驱动信号分别驱动

上下两个开关管。不对称半桥并没有改变传统半桥的主电路结构,而是采用两路

互补的驱动信号分别驱动开关管。当一个开关的占空比为D ,则另外一个开关管占空比为1 - D(忽略死区时间) 。这样利用变压器的漏感或者串联谐振电感可以实现两个开关管的零电压开通。图1 为不对称半桥的主电路结构。Lr 为谐振电感, Lm 为变压器原边励磁电感,Lf 为输出滤波电感, T 为理想变压器。

在电流连续模式下,输入输出电压关系为:

这里n = ns / np 为次级绕组和初级绕组的比值,如果次级采用平衡绕组,则两个次级绕组和初级绕组的比值为n1 = n2 = n。从式(1)中可知,当占空比D = 0. 5 的时候, Uo 最大。所以通常把D 限制在0. 5 或者0. 5。

2 变压器直流偏磁机理分析

对于对称半桥,在稳态工作条件下,变压器是双向对称磁化的。也就是,励磁电

流没有直流分量。所以,对称半桥的变压器无需开气隙。但是,不对称控制下的