不对称半桥变换器演示幻灯片
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不对称半桥变换器
Asymmetric half bridge Converter AHB
1
引言
目前高频化已成为电力电子电路的主要特点，它可
以使变换器具有更高的功率密度、高可靠、低噪声 和快速响应能力，但由于电力电子开关器件的开关 损耗与开关频率成正比，频率越高，器件和电路的 损耗越大，变换器的效率也就越低。采用零电压开 关和零电流开关技术可以极大地减少变换器的开关 损耗。
C S2
DS2
D
q ip T
2
N 3
m
N1
N2
D1 n
iL0
L0
C0
R0 U0
二次侧二极管整流电压Umn：
U m n(U iU C)1 N N 1 2( 1Di)N U N 1 2
9
不对称半桥的工作模态分析：t1时刻
U gs1
Td 1
t 0 ~ t1
Td2
Ｕp=UCS2=UC1，
U gs2
UUNm1n==00，，UipL正s=向0，最大值。U p
iD 1
Biblioteka Baidu
iD 1
iD 2
i L0* N 3 /N 1 - Im iD 2
t 0 t1 t2 t 3 t4
t5 t 6 t7 t8 t9
t
C S1
t
S1 Ui
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RS
DS1 C1
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Ls
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R0 U0
不对称半桥的工作模态分析:t0~t1
U gs1
Td 1
t 0 ~ t1
Td2
t
U gs2
t
Up
UB
(1-D )*U B
D *UB
t
U mn
U0
ip
t
I m + i L 0 * N 2 /N 1
iD 1
iD 1
i L0* N 3 /N 1 - Im
t
iD 2
iD 2
t 0 t1 t2 t 3 t4
t5 t 6 t7 t8 t9
t
滤CiDo1波=、iL电Do；1感、电N2流流iL通o经，电D1感的L电o、流电容 tC性下降0时S上降，1和刻升，iLC，o，N仍S2S1，C和然1关SCL经2开断 Ss1二上开始，极电始放ip管压转充电D下移电、1降流流、电，通经电压U。电压线m容线n性下 稳态时，Ls和Rs上的电压很小。
本讲座将介绍最近研制的600W的不对称
半桥（AHB）直流变换器，采用ZVS软开关
技术减少器件的开关损耗。
2
不对称半桥ABH的电路结构
S1 Ui
S2
RS
C S1
DS1 C1
p
Ls C S2 DS2
D
q ip T
2
N 3
m
N1
N2
D1 n
iL0
L0
C 0
R0 U0
3
不对称半桥电路的构成
开关管S1 的占空比
t 升，二极管D1、D2同时导通， Ｕmn=0，变压器二次等效短路，一次
Up
UB
D *UB
t 绕组N1电压为零，反向电压由Ls单独 承受。 ( 1 - D ) * U B
t
U mn
C S1
U0
ip
t
Im + i L 0 * N 2 /N 1
iD 1
iD 1
i L0* N 3 /N 1 - Im
t
iD 2
体内 二极 管
Ls为一次侧串
联电感
4
不对称半桥AHB电路的工作原理
为了简化分析，作如下假设:
１、变压器激磁电感Ｌm足够大； ２ 流连、续滤模波式电；感Ｌ0和电容C0足够大，工作于电 ３ 周、期隔内保离电持不容Ｃ变1;足够大，其上的电压在一个 ４、开关管寄生电容为常量，不随电压变化; 5、所有开关管和二极管都是理想的。
5
不对称半桥的原理时序分析
以输出滤波电感电流iLo连续为例。
驱动波形说明：
Ugs1、Ugs2分别是 开关管S1、S2的驱
动控制信号。
为了防止S1、S2出现共 同导通，设置死区时间
Td1、Td2。
说明：为了 分析方便死 区时间设置
偏长
Ugs1
Td1
Td2
Ugs2
t
t
6
不对称半桥的工作模态分析：t0时刻前
S1 Ui
S2
RS
C S1
DS1 C1
p
Ls C S2 DS2
D
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m
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(1-D )*U
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t5 t 6 t7 t8 t9
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不对称半桥的工作模态分析t2时刻
U gs1
Td 1
t2
Td2
t2时刻，ＵCS1上升到Ｕp，UCS2 下降到零，i p经DS2流通。二极 管D1、D2维持同时导通，iD1减 小，iD2上升，Ls承受最大反向 电压-UC1，ip继续减小，下降斜 率达到最大，至t3时i p 为零。
U gs1
Td 1
t 0前
Td2
S1导通，p点电压Up=Ui， 变压器T一次绕组电流i p经开
U gs2
t 关管S1、电容C1、一次绕组
t N1、电感Ls、检测电阻Rs流
Up
UB
D *UB
(1 -D )* U B 通.D1导通，D2截止。
U mn U0
ip I m + i L 0 * N 2 /N 1
S1 Ui
S2
RS
C S1
DS1 C1
p
Ls C S2 DS2
D
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m
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iL0
L0
C0
R0 U0 8
不对称半桥的工作模态分析:t0~t1
根据变压器伏秒平衡：
UC1：电容C1上电压
(Ui UC1)DUC1(1D) UC1DUi
S1 Ui
S2
RS
C S1
DS1 C1
p
Ls
为D
直流母 线电压
S２的占 空比为 （1-D）
等效 电容
隔直 变压器 T，原边匝数为N1， 电容 副边匝数分别为N2和N3。
S1 Ui
S2
RS
电流 检测 电阻
C S1
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Ls C S2 DS2
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整流二极 管D1和D2
Lo和Co 足够大。
t 0 t1 t2 t 3 t4
10
t5 t 6 t7 t8 t9
t
不对称半桥的工作模态分析:t1~t2
t1时刻后，CS1继续充电，CS2继续 放电，变压器一次绕组N1和Ls开始承
U gs1
Td 1
t 0 ~ t1
Td2
U gs2
受反向电压，电流ip开始减小。 为了保持iLo不变，iD1减小，iD2上
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D *UB
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(1-D )*U B
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ip Im + i L 0 * N 2 /N 1
iD 1
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Asymmetric half bridge Converter AHB
1
引言
目前高频化已成为电力电子电路的主要特点，它可
以使变换器具有更高的功率密度、高可靠、低噪声 和快速响应能力，但由于电力电子开关器件的开关 损耗与开关频率成正比，频率越高，器件和电路的 损耗越大，变换器的效率也就越低。采用零电压开 关和零电流开关技术可以极大地减少变换器的开关 损耗。
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N1
N2
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二次侧二极管整流电压Umn：
U m n(U iU C)1 N N 1 2( 1Di)N U N 1 2
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不对称半桥的工作模态分析：t1时刻
U gs1
Td 1
t 0 ~ t1
Td2
Ｕp=UCS2=UC1，
U gs2
UUNm1n==00，，UipL正s=向0，最大值。U p
iD 1
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不对称半桥的工作模态分析:t0~t1
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t 0 ~ t1
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滤CiDo1波=、iL电Do；1感、电N2流流iL通o经，电D1感的L电o、流电容 tC性下降0时S上降，1和刻升，iLC，o，N仍S2S1，C和然1关SCL经2开断 Ss1二上开始，极电始放ip管压转充电D下移电、1降流流、电，通经电压U。电压线m容线n性下 稳态时，Ls和Rs上的电压很小。
本讲座将介绍最近研制的600W的不对称
半桥（AHB）直流变换器，采用ZVS软开关
技术减少器件的开关损耗。
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不对称半桥ABH的电路结构
S1 Ui
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不对称半桥电路的构成
开关管S1 的占空比
t 升，二极管D1、D2同时导通， Ｕmn=0，变压器二次等效短路，一次
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D *UB
t 绕组N1电压为零，反向电压由Ls单独 承受。 ( 1 - D ) * U B
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体内 二极 管
Ls为一次侧串
联电感
4
不对称半桥AHB电路的工作原理
为了简化分析，作如下假设:
１、变压器激磁电感Ｌm足够大； ２ 流连、续滤模波式电；感Ｌ0和电容C0足够大，工作于电 ３ 周、期隔内保离电持不容Ｃ变1;足够大，其上的电压在一个 ４、开关管寄生电容为常量，不随电压变化; 5、所有开关管和二极管都是理想的。
5
不对称半桥的原理时序分析
以输出滤波电感电流iLo连续为例。
驱动波形说明：
Ugs1、Ugs2分别是 开关管S1、S2的驱
动控制信号。
为了防止S1、S2出现共 同导通，设置死区时间
Td1、Td2。
说明：为了 分析方便死 区时间设置
偏长
Ugs1
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不对称半桥的工作模态分析：t0时刻前
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不对称半桥的工作模态分析t2时刻
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t2时刻，ＵCS1上升到Ｕp，UCS2 下降到零，i p经DS2流通。二极 管D1、D2维持同时导通，iD1减 小，iD2上升，Ls承受最大反向 电压-UC1，ip继续减小，下降斜 率达到最大，至t3时i p 为零。
U gs1
Td 1
t 0前
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S1导通，p点电压Up=Ui， 变压器T一次绕组电流i p经开
U gs2
t 关管S1、电容C1、一次绕组
t N1、电感Ls、检测电阻Rs流
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不对称半桥的工作模态分析:t0~t1
根据变压器伏秒平衡：
UC1：电容C1上电压
(Ui UC1)DUC1(1D) UC1DUi
S1 Ui
S2
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为D
直流母 线电压
S２的占 空比为 （1-D）
等效 电容
隔直 变压器 T，原边匝数为N1， 电容 副边匝数分别为N2和N3。
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电流 检测 电阻
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整流二极 管D1和D2
Lo和Co 足够大。
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不对称半桥的工作模态分析:t1~t2
t1时刻后，CS1继续充电，CS2继续 放电，变压器一次绕组N1和Ls开始承
U gs1
Td 1
t 0 ~ t1
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U gs2
受反向电压，电流ip开始减小。 为了保持iLo不变，iD1减小，iD2上
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