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全橋推挽變換器技術(shù)特點(diǎn)

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全橋推挽變換器技術(shù)特點(diǎn)

橋式變換器

 全橋推挽變換器需要四個(gè)功率晶體管以及附加的驅(qū)動(dòng)元件,這使該變換器的成本比反激或半橋變換器的更高,故通常在高功率應(yīng)用場(chǎng)合才使用這種變換器。

該技術(shù)有許多有用的特點(diǎn),特別是其主變壓器只需要一個(gè)原邊繞組,這使兩個(gè)方向都承受全充電器電壓。這樣當(dāng)輸出使用全波整流時(shí),變壓器磁心和繞組具有極好的利用率,使高效率變壓器的設(shè)計(jì)成為可能。

第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是功率開(kāi)關(guān)在非常好的環(huán)境下工作。任何條件下最大電壓應(yīng)力都不超過(guò)充電器電壓。四個(gè)能量恢復(fù)二極管的正向鉗位作用消除了通常由漏感引起的任何瞬間電壓。

該電路的缺點(diǎn)是需要四個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管,由于兩個(gè)晶體管串聯(lián)工作,有效飽和導(dǎo)通時(shí)的功率損耗稍大于使用兩個(gè)晶體管推挽的情況??墒窃诟唠妷弘x線開(kāi)關(guān)系統(tǒng)中,這些損耗較小,是可以接受的。

最后,該電路經(jīng)四個(gè)恢復(fù)二極管提供反激能量恢復(fù),不需要任何能量恢復(fù)繞組。

 

  

階梯形飽和

加在變壓器上的正向和反向伏秒條件不可避免地有些不平衡。這可能是由于晶體管儲(chǔ)存時(shí)間的差異或輸出整流器二極管正向電壓的不平衡引起的。隨著工作周期的進(jìn)行,這種不平衡會(huì)引起變壓器磁心中磁通密度的階梯形飽和。

關(guān)斷期間磁心不會(huì)恢復(fù),這是因?yàn)樵谠撈陂g由于L1的強(qiáng)迫作用(負(fù)載電流大于L1的臨界電流),二極管D5D6都導(dǎo)通,它們的鉗位作用使副邊短路。

磁心達(dá)到飽和時(shí),有一個(gè)補(bǔ)償作用出現(xiàn),晶體管在飽和周期的導(dǎo)通電流較大,由于其儲(chǔ)存時(shí)間減少,所以將在一定程度上恢復(fù)平衡??墒蔷w管的工作仍存在問(wèn)題,這個(gè)問(wèn)題將在后續(xù)章節(jié)中討論。

 

 

瞬間飽和影響

假設(shè)手機(jī)充電器已在輕載條件下工作了一段時(shí)間,階梯形飽和已經(jīng)出現(xiàn),一對(duì)晶體管正工作于飽和點(diǎn)附近。如果突加負(fù)載,控制電路會(huì)迅速增加脈寬以補(bǔ)償損耗和增加流過(guò)L中的電流。磁心立刻向一個(gè)方向飽和,一對(duì)晶體管將承受過(guò)電流,可能造成災(zāi)難性的后果。

如果功率晶體管具有獨(dú)立的快動(dòng)作限流,則在過(guò)電流流通前就會(huì)終止導(dǎo)通脈沖,避免元件損壞。這不是理想的解決方案,因?yàn)檫@種方法降低了瞬態(tài)響應(yīng)性能。

另一種方法是降低控制放大器的轉(zhuǎn)換速率,使每周期增加的脈沖寬度小于0.28。在這些條件下,功率晶體管的儲(chǔ)存自補(bǔ)償效果通常能夠防止過(guò)飽和??墒峭瑯?,瞬態(tài)響應(yīng)性能將降低很多。但無(wú)論如何,這兩種技術(shù)是常用的。

 

SAA電源適配器強(qiáng)迫磁通密度平衡

一種解決階梯形飽和問(wèn)題的更好的方案是示于圖的推挽橋式電路。

如果兩個(gè)相同的電流互感器接在Q3Q4的發(fā)射極,交替流過(guò)兩對(duì)晶體管(也流過(guò)原邊繞組)的電流峰值在每半周期可以相互比較。

如果檢測(cè)到兩個(gè)電流不平衡,它就作用到斜波比較器,差動(dòng)地調(diào)節(jié)功率晶體管驅(qū)動(dòng)脈沖的寬度。這可以保持變壓器的平均工作磁通密度在BH特性的中心附近,檢測(cè)直流偏置,差動(dòng)地調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)脈沖來(lái)維持平衡。

應(yīng)該注意到,這種技術(shù)只用于有直流通路通過(guò)變壓器繞組的場(chǎng)合。為阻隔直流電流有時(shí)在原邊繞組串聯(lián)一個(gè)電容器以此來(lái)避免變壓器直流飽和??墒牵诓黄胶鈼l件下該電容器會(huì)保存凈電荷,使交替的原邊電壓脈沖具有不相同的電壓幅值。這就導(dǎo)致了功率損耗和在輸出濾波器中產(chǎn)生次諧波紋波。更進(jìn)一步,保持變壓器電流平衡和保持電容器電荷會(huì)使系統(tǒng)發(fā)散,導(dǎo)致系統(tǒng)失去控制。所以并不推薦這種使用電容器隔直流的措施。

如果使用強(qiáng)迫電流平衡系統(tǒng),則一定不能串聯(lián)電容器C,這是由于該電容器消去了可檢測(cè)到的直流成分,使系統(tǒng)無(wú)法工作。

如果變壓器的工作點(diǎn)能維持在接近其中心點(diǎn),則磁通密度有最好的工作范圍,這可以改善瞬態(tài)性能,消除變壓器飽和及功率元件損壞的可能性。

在原邊脈沖調(diào)節(jié)中使用電流型控制時(shí),自動(dòng)產(chǎn)生磁通平衡,不需串聯(lián)Cx。

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| 發(fā)布時(shí)間:2018.10.17    來(lái)源:充電器廠家
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