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电源适配器半桥和全桥变换器拓扑

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电源适配器半桥和全桥变换器拓扑

拓扑晶体管的电压应力等于直流输入电压,而不像推挽、单端正激或交错正激拓扑那样为输入电压的两倍。所以,桥式拓扑广泛应用于那些直流供电电压高于晶体管的安全耐压值的离线式变换器中。输入网压为220V或更高的场合普遍地使用桥式拓扑。当然在输入网压为120V时也有使用桥式拓扑的情况。桥式拓扑的另一优点是,能将变压器初级侧的漏感电压尖峰(如图2。1和图2。10所示钳位于直流母线电压,并将漏感储存的能量回馈到输入母线,而不是损耗在有损缓冲电路的电阻元件上。

半桥变换器拓扑
工作原理
半桥变换器拓扑如图所示。如同双端正激变换器那样,晶体管关断时承受电压应力为Vdc而不是2Vdc。这个优点使得半桥变换器拓扑在网压为220V的欧洲市场设备中得到了广泛应用。
首先看图中的输入整流和滤波部分。当要求设备适应不同的网压(120V AC(美国)或220V AC(欧洲)时,这是一种普遍采用的方案。不管输入网压是120V AC还是220V AC,该电路整流得到的直流电压都约为320V。当输入网压为220V AC时,S1断开;为120V AC时,S1闭合。通常S1并不是实际的开关,更常见的情形是,这是一段跳线,在120VAG输入时安装,在220V AC输入时不安装。

输入为220V交流电压时,S1断开,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峰值约为1。41×220-2=308V;当输入为120V交流电压时,S1闭合,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,15伏电源适配器通过D1给CI充电C电压为上正下负,峰值约为1。41×120-1=168V;在输入电压的负半周,A点电压相对于B点为负,电源适配器通过D2给C2充电,C2电压为上正下负,峰值也为1。41×120-1=168V,这样两个电容串联的输出为336V。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,而并非其两倍。
因此,在电路中可以采用价格较低的双极型晶体管和场效应管,它们能承受336V的开路电压(即使考虑15%的裕量,386V也在可承受的范围之内)。这样,只需要一个普通的开关或者跳线的切换,装置就可工作于120V或220V交流电路中。
补充:有时使用自动网压检测和开关电路,该电路驱动继电器或其他器件代替S1的位置。虽然增加了成本和电路的复杂性,但方便了电气设备的终端用户,他们可能不再为如何为不同网压输入时选择转换开关的位置而困惑,也避免了将22V输入到120V配置的电路时造成设备毁坏的可能。
假设整流后的直流输入电压为36V,该电路工作情况如下:首先忽略小容量隔直电容C,则N,的下端可近似地看作连接到C1与C2的节点。若C1、C2的容量基本相等,则该节点电压近似为整流电压的一半,约为168V。通常的做法是在C1、C2两端各并接等值放电电阻来均衡两者的电压。图3。1中的晶体管Q1、Q2轮流导通半个周期。Q1导通、Q2关断时,N同名端(有点端)的电压为+168V,Q2承受的电压为336V;同理,Q2导通、Q1关断时,Q1承受的电压也为336V,此时N同名端的电压为-168V。

半桥变换器。变压器的一端通过隔直电容C,与滤波电容C1、C2相连,另一端接在品体管Q1、Q2的节点,功率晶体管Q1、Q2交替导通。当开关S1闭合时,电路为倍压整流器;而断开时,电路为全波整流器。整流后的输出电压约为308-336V。
和推挽拓扑一样,初级交流方波电压使所有次级感应全波式方波电压,因此这种半桥电路的次级电压、导线规格、输出电感和电容的选择都与推挽式电路相同。


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| 发布时间:2019.01.24    来源:电源适配器厂家
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