第四章現(xiàn)代電源技術(shù)

第四章現(xiàn)代電源技術(shù)第1頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第1章現(xiàn)代電源技術(shù)概述

1.1什么是現(xiàn)代電源技術(shù)1.2現(xiàn)代電源的構(gòu)成及特點(diǎn)

1.3

現(xiàn)代電源技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

第2頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.1什么是現(xiàn)代電源技術(shù)■現(xiàn)代電源技術(shù)的概念◆電源是產(chǎn)生電能的裝置，表示電源特性的參數(shù)有功率、電壓、電流以及體積、重量和效率、可靠性等等。我們所用的電源是指經(jīng)過轉(zhuǎn)換才能適合使用的電源。

?電源技術(shù)其實(shí)很大程度上就是電力變換技術(shù)。

?電源技術(shù)還包括電子器件的制造技術(shù)以及磁技術(shù)等。

?我們所說的電源技術(shù)特指直流電源技術(shù)。

3第3頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.1什么是現(xiàn)代電源技術(shù)◆直流電源分為：線性電源和開關(guān)電源。

?線性電源是指調(diào)整管工作在線性狀態(tài)下的直流穩(wěn)壓電源。

圖1-1利用可變電阻穩(wěn)壓4第4頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四◆實(shí)際電源電路中，通常利用負(fù)反饋原理，以輸出電壓的變化量去控制晶體管集電極與發(fā)射極之間的電阻值，原理電路見圖1-2。

圖1-2利用反饋加晶體管穩(wěn)壓1.1什么是現(xiàn)代電源技術(shù)5第5頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四?常用的線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源芯片有：78XX系列（正電壓型），79XX系列（負(fù)電壓型）（例如7805，輸出電壓為5V）；LM317（可調(diào)正電壓型），LM337（可調(diào)負(fù)電壓型）；

?由于調(diào)整管相當(dāng)于一個(gè)電阻，電流流過電阻時(shí)會(huì)發(fā)熱，所以工作在線性狀態(tài)下的調(diào)整管，一般會(huì)產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致效率不高。這是線性穩(wěn)壓電源的一個(gè)最主要的一個(gè)缺點(diǎn)。1.1什么是現(xiàn)代電源技術(shù)6第6頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.1什么是現(xiàn)代電源技術(shù)7第7頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四?線性電源特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟，已有大量集成化的穩(wěn)壓電源模塊，穩(wěn)定性好，輸出紋波電壓小等。缺點(diǎn)：需要的變壓器為工頻變壓器體積大，效率低。

整流管流過和負(fù)責(zé)相同的電流，損耗增大；為減少紋波，輸入濾波電容容量要求大，否則脈動(dòng)電壓增加；此外，由于調(diào)整管功耗大，所以需要裝體積很大的散熱片，很難滿足現(xiàn)代電力電子設(shè)備發(fā)展的需求。1.1什么是現(xiàn)代電源技術(shù)8第8頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四■開關(guān)電源1.1什么是現(xiàn)代電源技術(shù)9第9頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四◆開關(guān)電源的特點(diǎn)

?直流電直接由市電整流獲得，不需要工頻變壓器，體積小重量輕。

?工作頻率高，濾波電容數(shù)值小也使得整個(gè)電源體積小，重量輕。

?調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，功耗小，機(jī)內(nèi)溫升低，提升了整機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性?！衄F(xiàn)代電源技術(shù)指開關(guān)電源技術(shù)。

1.1什么是現(xiàn)代電源技術(shù)10第10頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四◆電子設(shè)備的小型化和低成本化，使電源以輕、薄、小和高效率為發(fā)展方向。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源很難滿足現(xiàn)代電子設(shè)備發(fā)展的要求。◆開關(guān)電源以其體積小、重量輕、效率高性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)逐漸取代傳統(tǒng)技術(shù)制造的線性電源，并廣泛應(yīng)用于電子整機(jī)和設(shè)備中?！衄F(xiàn)代電源技術(shù)指開關(guān)電源技術(shù)1.1什么是現(xiàn)代電源技術(shù)11第11頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.2開關(guān)電源國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r◆20世紀(jì)50年代，美國(guó)宇航局最先為搭載火箭開發(fā)了體積小，重量輕的開關(guān)電源。

◆20世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源化。隨后90年代，開關(guān)電源在其他領(lǐng)域（電子，電氣設(shè)備、家電領(lǐng)域）得到了廣泛應(yīng)用。12第12頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四◆開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

?高頻化、小型化。開關(guān)電源的體積、重量主要是由儲(chǔ)能元件決定。在一定范圍內(nèi)，開關(guān)頻率的提高，不僅能有效的減少儲(chǔ)能元件的體積、重量，而且還能抑制干擾，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。因此，高頻化是開關(guān)電源的主要發(fā)展方向。?高可靠性。從壽命的角度，提高電解電容，光耦，排風(fēng)扇的壽命。從設(shè)計(jì)的角度，提高電源集成度，減少元器件，簡(jiǎn)化電路，提高可靠性。

1.2開關(guān)電源國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r13第13頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四?低噪聲。開關(guān)電源的頻率越高，噪聲也就越大。這是開關(guān)電源的缺點(diǎn)之一。因此，盡可能降低噪聲是開關(guān)電源的發(fā)展方向（目前是諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)）

?采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和控制。采用CAD設(shè)計(jì)（拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和參數(shù))，使開關(guān)電源具有最簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)和最佳工況。在電路中引入微機(jī)監(jiān)測(cè)，構(gòu)成多功能監(jiān)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)報(bào)警等。

1.2開關(guān)電源國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r14第14頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四?電力電子器件和磁性元件的發(fā)展與開關(guān)電源發(fā)展是息息相關(guān)的。?研究低損耗，低噪聲技術(shù)以及開發(fā)新型（高速高頻）元器件，是開關(guān)電源實(shí)現(xiàn)小型化、高頻化以及高可靠性的重要推動(dòng)。?

總之，高效率、小型化、智能化以及高可靠性是大勢(shì)所趨，也是開關(guān)電源今后的發(fā)展方向。1.2開關(guān)電源國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r15第15頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.3開關(guān)電源的基本構(gòu)成和分類◆開關(guān)電源技術(shù)的構(gòu)成開關(guān)電源的構(gòu)成核心是DC/DC變換技術(shù)◆開關(guān)電源技術(shù)的分類

?AC/DC和DC/DC兩大類。目前，DC/DC變換技術(shù)已實(shí)現(xiàn)模塊化，且設(shè)計(jì)技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國(guó)內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化。但AC/DC技術(shù)因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中，遇到了較為復(fù)雜的技術(shù)問題和工藝問題。16第16頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第2章開關(guān)電源的功率變化電路

2.1單端正激變換電路

2.2單端反激變換電路

2.3

推挽式變換電路

2.4

全橋變化電路

2.5

半橋變化電路第17頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四引言■直流-直流變流電路（DC/DCConverter）包括直接直流變流電路和間接直流變流電路。

■直接直流變流電路◆也稱斬波電路（DCChopper）。

◆功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電。

◆一般是指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟?，這種情況下輸入與輸出之間不隔離。

■間接直流變流電路

◆在直流變流電路中增加了交流環(huán)節(jié)?！粼诮涣鳝h(huán)節(jié)中通常采用變壓器實(shí)現(xiàn)輸入輸出間的隔離，因此也稱為直—交—直電路。

18第18頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四引言圖2-1間接直流變流電路的結(jié)構(gòu)■同直流斬波電路相比，電路中增加了交流環(huán)節(jié)，因此也稱為直—交—直電路?！霾捎眠@種結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的電路來完成直流—直流的變換有以下原因

◆輸出端與輸入端需要隔離。

◆某些應(yīng)用中需要相互隔離的多路輸出。

◆輸出電壓與輸入電壓的比例遠(yuǎn)小于1或遠(yuǎn)大于1。◆交流環(huán)節(jié)采用較高的工作頻率，可以減小變壓器和濾波電感、濾波電容的體積和重量?！鲩g接直流變流電路分為單端(SingleEnd)和雙端(DoubleEnd)電路兩大類，在單端電路中，變壓器中流過的是直流脈動(dòng)電流，而雙端電路中，變壓器中的電流為正負(fù)對(duì)稱的交流電流，正激電路和反激電路屬于單端電路，半橋、全橋和推挽電路屬于雙端電路。

19第19頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.1正激變換器圖2-2正激變換電路■正激電路(Forward)

◆工作過程

?開關(guān)VT開通后，變壓器原邊繞組兩端的電壓為上正下負(fù)，與其耦合的副邊繞組兩端的電壓也是上正下負(fù)，因此VD處于通態(tài)。

?VT關(guān)斷后，電感L通過

VD1續(xù)流，VD關(guān)斷。?正激變換就是帶隔離的Buck斬波電路20第20頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.1正激變換器圖2-3帶有磁復(fù)位的正激電路■正激電路的磁復(fù)位變壓器線圈電壓或電流回零時(shí)，磁芯中的磁通并不為零，稱之為剩磁。剩磁的累加可能導(dǎo)致磁芯飽和，因此正激電路需要磁復(fù)位技術(shù)。21第21頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.1正激變換器圖2-4正激變換電路工作波形SuVT

iLiSOttttUiOOO圖2-5正激變換電路工作波形22第22頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.1正激變換器

◆

變壓器的磁心復(fù)位所需的時(shí)間為,◆輸出電壓

?輸出濾波電感電流連續(xù)時(shí)

磁復(fù)位期間，開關(guān)管兩端電壓為

23第23頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

◆

變壓器的磁心復(fù)位所需的時(shí)間推導(dǎo)：利用開關(guān)管導(dǎo)通期間變壓器原邊磁通的增加量等于關(guān)斷期間磁通的減少量。

導(dǎo)通期間

關(guān)斷期間2.1正激變換器24第24頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

◆

輸出電壓推導(dǎo)：利用開關(guān)管導(dǎo)通期間電感儲(chǔ)存的能量等于關(guān)斷期間電感釋放的能量。

導(dǎo)通期間

關(guān)斷期間2.1正激變換器25第25頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

◆正激電路的缺點(diǎn)?正激變換器因?yàn)閺?fù)位繞組的存在使變壓器體積增加。?正激變換器的占空比不能太大（小于50%），會(huì)引起磁芯飽和以及關(guān)斷期間不能完成磁復(fù)位。（通過減少?gòu)?fù)位繞組匝數(shù)解決，但會(huì)增加關(guān)斷期間開關(guān)管兩端的電壓）。?單管正激電路很少采用2.1正激變換器26第26頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖2-6雙管正激變換電路2.1雙管正激變換器27第27頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.1雙管正激變換器

◆雙管正激電路的特點(diǎn)?取消復(fù)位繞組，降低了變壓器的體積和工藝要求。?開關(guān)管承受的電壓降低（電源電壓和二極管的管壓降）。?雙管正激電路可靠性高（不存在直通問題），結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在中小功率開關(guān)電源中應(yīng)用比較普遍。28第28頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

◆電路結(jié)構(gòu)如圖

◆工作原理

當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，原邊電壓近似為輸入電壓，但副邊因整流管反偏而無電流流過，變壓器儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量。當(dāng)開關(guān)管V關(guān)斷時(shí)，各線圈電壓反向，整流管正向?qū)ǎ儔浩鲀?chǔ)存的能量通過整流管向負(fù)載釋放。

2.2單端反激變換器圖2-7反激變換電路29第29頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.2單端反激變換器

依據(jù)變壓器二次側(cè)能量在截止期間是否完全傳送出去，反激電路的工作狀態(tài)分為兩種：?二次側(cè)電流連續(xù)

導(dǎo)通期間

截止期間

由磁通平衡原理得：30第30頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.2單端反激變換器?電流斷續(xù)此時(shí)先求出電流斷續(xù)發(fā)生時(shí)刻

求得

輸入電源在一個(gè)周期內(nèi)提供的平均功率為：

注意：反激電路不能開路，此時(shí)31第31頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四32第32頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

◆反激電路特點(diǎn)：?電路簡(jiǎn)單。沒有續(xù)流二極管和濾波儲(chǔ)能電感，不需要復(fù)位繞組（開關(guān)管關(guān)斷期間，二次側(cè)繞組完成能量傳遞，同時(shí)完成磁復(fù)位）?輸出電壓紋波大。(可以增大濾波電容，但會(huì)增加成本和體積）?主要用于100W左右的小功率電源，且對(duì)電源性能指標(biāo)要求不太嚴(yán)格的場(chǎng)合。2.2單端反激變換器33第33頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

◆反激變換器設(shè)計(jì)存在的困難?當(dāng)反激電路工作于電流連續(xù)時(shí)，直流分量相當(dāng)大，處理不當(dāng)會(huì)造成磁芯飽和，功率管損壞。?為避免飽和，變壓器磁芯應(yīng)增加氣隙。氣隙的調(diào)整是一件麻煩的工作。因?yàn)闅庀对黾訒?huì)使漏感增加，而且自感減少（會(huì)影響到輸出電壓以及單位時(shí)間能量的傳輸),因此，必須加以綜合考慮。?為防止開關(guān)管承受電壓過大，占空比D不能太大，一般為0.3~0.4。占空比的減小，會(huì)影響到輸出電壓減小。參數(shù)之間關(guān)系相互牽制，需要綜合考慮。而正激電路與占空比無關(guān)。2.2單端反激變換器34第34頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.3推挽變換器與雙管正激電路區(qū)別（從電路結(jié)構(gòu)和兩個(gè)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)區(qū)分）變壓器磁芯工作在一三象限，即雙向磁化。工作原理?重新定義占空比在半個(gè)周期內(nèi)開關(guān)管導(dǎo)通，關(guān)斷一次。

?分析VT1導(dǎo)通時(shí)，變壓器副邊二極管VD3導(dǎo)通，把一次側(cè)能量傳遞給負(fù)載。VT1截止后，變壓器經(jīng)二極管VD2復(fù)位，將VT1導(dǎo)通期間的勵(lì)磁能量返回電源。此時(shí)變壓器副邊兩個(gè)二極管（變壓器漏感的原因）都導(dǎo)通，把變壓器一、二次側(cè)電壓鉗位為零。

35第35頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.3推挽變換器圖2-8反激變換電路36第36頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四37第37頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.3推挽變換器S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO圖2-9推挽電路的理想化波形38第38頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

◆

輸出電壓推導(dǎo)：利用開關(guān)管導(dǎo)通期間電感儲(chǔ)存的能量等于關(guān)斷期間電感釋放的能量。

導(dǎo)通期間

關(guān)斷期間2.3推挽變換器39第39頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.3推挽變換器

?當(dāng)輸出電感電流連續(xù)時(shí)?

當(dāng)輸出電感電流不連續(xù)時(shí)，輸出電壓Uo將連續(xù)時(shí)的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下

?其它關(guān)系式（1）開關(guān)管VT1(VT2)截止時(shí)承受的電壓為2Ui。為(適用于低輸入電壓場(chǎng)合）（2）整流管承受的電壓為（3）與開關(guān)管并聯(lián)的二極管承受的電壓為2Ui40第40頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.3推挽變換器推挽式的優(yōu)點(diǎn)：

?電壓利用率高。開關(guān)和交替工作，其輸出電壓波形非常對(duì)稱，并且開關(guān)電源在整個(gè)工作周期之內(nèi)都向負(fù)載提供功率輸出，因此，其輸出電流瞬間響應(yīng)速度很高，電壓輸出特性很好。推挽式變壓器開關(guān)電源是所有開關(guān)電源中電壓利用率最高的開關(guān)電源，它在輸入電壓很低的情況下，仍能維持很大的功率輸出，所以推挽式變壓器開關(guān)電源被廣泛應(yīng)用于低輸入電壓的電路中。

?推挽式開關(guān)電源的兩個(gè)開關(guān)器件有一個(gè)公共接地端，相對(duì)于半橋式或全橋式開關(guān)電源來說，驅(qū)動(dòng)電路要簡(jiǎn)單很多，這也是推挽式開關(guān)電源的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。41第41頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.3推挽變換器

?雙極性磁化使得變壓器，磁感應(yīng)變化范圍比單極性大，變壓器鐵心不需要?dú)庀?，增加了電源的效率缺點(diǎn)：?開關(guān)器件需要很高的耐壓，輸入電壓兩倍。?變壓器有兩組初級(jí)線圈，對(duì)于小功率輸出的推挽式開關(guān)電源是個(gè)缺點(diǎn)，對(duì)于大功率輸出的推挽式開關(guān)電源是個(gè)優(yōu)點(diǎn)。42第42頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.4半橋電路圖2-10半橋電路原理圖43第43頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四44第44頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖2-11半橋電路的理想化波形2.4半橋電路45第45頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.4半橋電路◆工作過程

?VT1導(dǎo)通時(shí)二極管，VD3處于通態(tài)，VD4截止，電感儲(chǔ)能，電流增加。

?VT1截止后，兩個(gè)開關(guān)都關(guān)斷時(shí)，一次側(cè)電流VT2經(jīng)并聯(lián)的二極管VD2續(xù)流，由于VD2的導(dǎo)通，一次側(cè)電壓變?yōu)樨?fù)值，二極管VD4導(dǎo)通，VD3繼續(xù)導(dǎo)通（變壓器漏感)，VD3和VD4都處于通態(tài)，各分擔(dān)一半的負(fù)載電流，變壓器繞組中的電流為零。

?后半個(gè)周期的工作過程與之前相似，只是一次電壓、電流反向，二次側(cè)電壓也反向。其數(shù)值關(guān)系不變。46第46頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.4半橋電路◆輸出電壓

?濾波電感L的電流連續(xù)時(shí)，利用半個(gè)周期內(nèi)電感電流的增加量與其減少量相等，得

?輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓Uo將高計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下?其它關(guān)系式（1）開關(guān)管VT1(VT2)截止時(shí)承受的電壓為Ui。為(適用于高輸入電壓場(chǎng)合）（2）整流管承受的電壓為（3）與開關(guān)管并聯(lián)的二極管承受的電壓為Ui47第47頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.4半橋電路◆變壓器漏感對(duì)工作波形影響的分析

?漏感的存在，限制了一次側(cè)電流的上升速率使一次側(cè)電流小于二次側(cè)折算到一次側(cè)的電流，此時(shí)二極管VD3和VD4均導(dǎo)通，把二次側(cè)電壓鉗位為零。使整流后的方波削去一部分，有效占空比減小。?VT1剛截止時(shí)，由于漏感的存在，使得電流不能突變，所以經(jīng)二極管VD2續(xù)流，使得一次側(cè)電壓變?yōu)閷?dǎo)致二極管VD4導(dǎo)通，將一二次電壓鉗位為零，這個(gè)負(fù)壓全部加在漏感上，直到電流減小為零，一次側(cè)電壓才變?yōu)榱?。這段時(shí)間的長(zhǎng)短取決于漏感的大小，漏感越大，時(shí)間越長(zhǎng)。限制了最大占空比。

48第48頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.4半橋電路◆半橋電路的偏磁現(xiàn)象及解決

?半橋電路由于兩個(gè)開關(guān)工作特性不同而導(dǎo)致導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱，從而造成的變壓器一次側(cè)電壓出現(xiàn)直流分量。這種現(xiàn)象稱為直流偏磁。直流諞磁容易造成變壓器飽和。?通常通過在一次側(cè)串聯(lián)耦合電容解決。由于電容的隔直作用，半橋電路對(duì)由于兩個(gè)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱而造成的變壓器一次側(cè)電壓的直流分量有自動(dòng)平衡作用。?注意電容選等效電阻小的，否則分壓太大。因此耦合電容容量不能太大，通常選用無極性的薄膜電容。49第49頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.5全橋電路圖2-12全橋電路原理圖

50第50頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.5全橋電路S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO圖2-13全橋電路的理想化波形51第51頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.5全橋電路■全橋電路

◆工作過程

?全橋電路中，互為對(duì)角的兩個(gè)開關(guān)同時(shí)導(dǎo)通，同一側(cè)半橋上下兩開關(guān)交替導(dǎo)通，使變壓器一次側(cè)形成幅值為Ui的交流電壓，改變占空比就可以改變輸出電壓。

?當(dāng)VT1與VT4開通后，VD5處于通態(tài)，電感L的電流逐漸上升。?當(dāng)VT2與VT3開通后，VD6處于通態(tài)，電感L的電流也上升。

?當(dāng)4個(gè)開關(guān)都關(guān)斷時(shí)，VD5、VD6都處于通態(tài)，各分擔(dān)一半的電感電流，電感L的電流逐漸下降。52第52頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.5全橋電路◆輸出電壓

?濾波電感電流連續(xù)時(shí)

?輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓Uo將高于計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下

53第53頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.5全橋電路

?如果VT1、VT4與VT2、VT3的導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱，則交流電壓uT中將含有直流分量，會(huì)在變壓器一次側(cè)產(chǎn)生很大的直流分量，造成磁路飽和，因此全橋電路應(yīng)注意避免電壓直流分量的產(chǎn)生，也可在一次側(cè)回路串聯(lián)一個(gè)電容，以阻斷直流電流。

?為避免同一側(cè)半橋中上下兩開關(guān)同時(shí)導(dǎo)通，每個(gè)開關(guān)的占空比不能超過50%，還應(yīng)留有裕量。

54第54頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四電路優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)功率范圍應(yīng)用領(lǐng)域正激電路較簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單變壓器單向激磁，利用率低幾百W~幾kW各種中、小功率電源反激電路非常簡(jiǎn)單，成本很低，可靠性高，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單難以達(dá)到較大的功率，變壓器單向激磁，利用率低幾W~幾十W小功率電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)設(shè)備、消費(fèi)電子設(shè)備電源。全橋變壓器雙向勵(lì)磁，容易達(dá)到大功率結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，有直通問題，可靠性低，需要復(fù)雜的多