半桥电路工作原理及应该注意的几点问题

时间:2023-03-15作者:佚名

  在PWM和电子镇流器当中,半桥电路发挥着重要的作用。半桥电路由两个功率开关器件组成,它们以图腾柱的形式连接在一起,并进行输出,提供方波信号。本篇文章将为大家介绍半桥电路的工作原理,以及半桥电路当中应该注意的一些问题,希望能够帮助电源新手们更快的理解半桥电路。

  首先我们先来了解一下半桥电路的基本拓扑:

半桥电路工作原理及应该注意的几点问题

  半桥电路的基本拓扑电路图

  电容器C1和C2与开关管Q1、Q2组成桥,桥的对角线接变压器T1的原边绕组,故称半桥变换器。如果此时C1=C2,那么当某一开关管导通时,绕组上的电压只有电源电压的一半。

  半桥电路概念的引入及其工作原理

  电路的工作过程大致如下:

  参照半桥电路的基本拓扑电路图,其中Q1开通,Q2关断,此时变压器两端所加的电压为母线电压的一半,同时能量由原边向副边传递。

  Q1关断,Q2关断,此时变压器副边两个绕组由于整流二极管两个管子同时续流而处于短路状态,原边绕组也相当于短路状态。

  Q1关断,Q2开通。此时变压器两端所加的电压也基本上是母线电压的一半,同时能量由原边向副边传递。副边两个二极管完成换流。

  半桥电路中应该注意的几点问题

  偏磁问题

  原因:由于两个电容连接点A的电位是随Q1、Q2导通情况而浮动的,所以能够自动的平衡每个晶体管开关的伏秒值,当浮动不满足要求时,假设Q1、Q2具有不同的开关特性,即在相同的基极脉冲宽度t=t1下,Q1关断较慢,Q2关断较快,则对B点的电压就会有影响,就会有有灰色面积中A1、A2的不平衡伏秒值,原因就是Q1关断延迟。

  如果要这种不平衡的波形驱动变压器,将会发生偏磁现象,致使铁心饱和并产生过大的晶体管集电极电流,从而降低了变换器的效率,使晶体管失控,甚至烧毁。

半桥电路工作原理及应该注意的几点问题

  在变压器原边串联一个电容的工作波形图

  解决办法:在变压器原边线圈中加一个串联电容C3,则与不平衡的伏秒值成正比的直流偏压将被次电容滤掉,这样在晶体管导通期间,就会平衡电压的伏秒值,达到消除偏磁的目的。

  用作桥臂的两个电容选用问题:

  从半桥电路结构上看,选用桥臂上的两个电容C1、C2时需要考虑电容的均压问题,尽量选用C1=C2的电容,那么当某一开关管导通时,绕组上的电压只有电源电压的一半,达到均压效果,一般情况下,还要在两个电容两端各并联一个电阻(原理图中的R1和R2)并且R1=R2进一步满足要求,此时在选择阻值和功率时需要注意降额。此时,电容C1、C2的作用就是用来自动平衡每个开关管的伏秒值,(与C3的区别:C3是滤去影响伏秒平衡的直流分量)。

  直通问题:

  所谓直通,就是Q1、Q2在某一时刻同时导通的现象,此时会构成短路。

  解决措施:

  可以对驱动脉冲宽度的最大值加以限制,使导通角度不会产生直通。

  还可以从拓扑上解决问题,才用交叉耦合封闭电路,使一管子导通时,另一管子驱动在封闭状态,直到前一个管子关断,封闭才取消,后管才有导通的可能,这种自动封锁对存储时间、参数分布有自动适应的优点,而且对占空比可以满度使用的。

半桥电路工作原理及应该注意的几点问题

  副边为全波电路

半桥电路工作原理及应该注意的几点问题

  副边为全桥电路

  两个电路的选择主要是考虑以下两点:

  1、根据输出电压的高低,考虑管子的安全问题;

  2、功率损耗的问题,主要是开关管和副边绕组的损耗问题;

  半桥电路的驱动问题:

  1、原边线圈过负载限制:要给原边的功率管提供独立的电流限制;

  2、软启动:启动时,要限制脉宽,使得脉宽在启动的最初若干个周期中慢慢上升;

  3、磁的控制:控制晶体管驱动脉冲宽度相等,要使正反磁通相等,不产生偏磁;

  4、防止直通:要控制占空比上限缩小;

  5、电压的控制和隔离:电路要闭环控制,隔离可以是光电隔离器、变压器或磁放大器等;

  6、过压保护:通常是封闭变换器的开关脉冲以进行过压保护;

  7、电流限制:电流限制安装在输入或输出回路上,在发生短路时候起作用;

  8、输入电压过低保护:规定只有在发挥良好性能的足够高的电压下才能启动;

  9、此外,还要有合适的辅助功能:如浪涌电流限制和输出滤波环节等。

  半桥电路的驱动特点:

  1、上下桥臂不共地,即原边电路的开关管不共地。

  2、隔离驱动。

  本篇文章几乎将半桥电路的大部分基础知识都进行了总结和归纳。难得的是,还对半桥电路当中出现的问题进行了详尽的分析,并给出了相应的解决方案。希望大家能够全面掌握这些知识,从而为自己的设计生涯打好坚实的基础。

相关阅读

紧车工 慢钳工 吊儿当郎是电工!话说,做电工你达标了么?

紧车工 ,慢钳工 ,吊儿当郎是电工!!!真的是这样吗,至少我觉得不是,如果真的是吊儿当郎,有几个电工能活下来的!电工就是这样悲催,大家看见我们一般都是提着工具包到处...
2023-06-11
紧车工 慢钳工 吊儿当郎是电工!话说,做电工你达标了么?

电工专属的黑色幽默笑话,一般人看不懂~

上次给大家分享了一些电工行业专有的笑话,这次再来几个,一起看看! PART 0 1 小李是维修电工,经常因为工作起早贪黑,这不,这晚又接到抢修任务,忙来忙去一阵工夫,已到凌晨,...
2023-06-27
电工专属的黑色幽默笑话,一般人看不懂~

松下小型PLC的FP1单元模块和指令功能

  松下电工生产有FP-e、FP0、FP1、FP-X、FPZ、FP2、FP3、FP10等系列PLC产品。其中FP-e、FPO、FP1、FP-X、FPZ是小型PLC,FP2、FP3、FP10是中大型PLC。所有系列产品都使用相同的编程工具软件FPWIN...
2023-06-27
松下小型PLC的FP1单元模块和指令功能

太详细了,图文详解电能表接电7大步骤!

1 就位 将电能表、电流互感器、联合接线盒等设备安装就位,布置原则是电能表与联合接线盒之间的垂直距离为15厘米,电能表边距大于4厘米。互感器之间的水平距离为15厘米。 2 下料...
2023-06-11

电力安全工器具使用规范,你做对了吗?

电力安全工器具使用前,应检查确认绝缘部分无裂纹,无老化、无绝缘层脱落、无严重伤痕等现象以及固定连接部分无松动、无锈蚀、无断裂等现象。对其绝缘部分的外观有疑问时应经...
2023-06-11

热销商品

德国进口雅马哈风力灭火机大功率手提森林灭火器落叶工地吹雪机汽

德国进口雅马哈风力灭火机是一款高效、可靠的森林灭火和清理设备。它拥有大功率风机,能够迅速吹散落叶、杂草和积雪,有效清理工地和森林地面。这款灭火机采用先进技...
¥ 692.5

3M自粘橡胶条高硬度耐压实心幕墙玻璃舞台搭建货架专用减震密封条

3M自粘橡胶条是一款专为高要求工业及建筑场景设计的高性能密封减震材料,采用高硬度实心橡胶材质,具备优异的耐压性、抗老化性和持久弹性。其独特的自粘背胶设计,安装...
¥ 1.6

公牛官方旗舰店开关插座空调16A插座五孔10A面板暗装多孔G12白灰

公牛官方旗舰店提供一系列高质量的开关插座和空调配件。这款16A插座五孔面板采用暗装设计,适用于多种安装环境,如墙面、天花板等。它具有10A的电流容量,可以满足家庭...
¥ 5.55

电位器旋钮电流调节螺帽直流逆变电焊机二保焊送丝机通用旋钮B102

电位器旋钮电流调节螺帽适用于直流逆变电焊机和二保焊送丝机,是一款通用的旋钮B102。该旋钮采用优质材料制造,具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀等特点,能够长时间稳定运行...
¥ 0.7

西门子开关插座无框皓彩米绒白亚光二三插USB10A五孔一开旗舰店

西门子开关插座无框皓彩米绒白亚光二三插USB10A五孔一开旗舰店,作为西门子品牌的专卖店,提供了一系列高品质、设计新颖的家居电气产品。这里销售的开关插座采用无框...
¥ 8.77

网站栏目