充電器設計半橋技術系統優點及存在問題

由于半橋技術有許多優點，所以應用廣泛，特別是在高壓工作情況更是如此。

其中一個主要優點是晶體管Q1和Q2不會承受高于充電器電壓（加一個二極管壓降）的過電壓。二極管D1和D2起到能量恢復元件的作用，將集電極電壓鉗位在充電器電壓，使電壓不會超調。因此晶體管在良好的電壓應力條件下工作。

輸出雙向整流器的倍頻作用為每個工作周期提供兩個能量脈沖，使L1和C需要儲存的能量減少。

當要求100V工作時，輸入電容器C1和C2的串聯構成了簡單的倍壓電路。

變壓器原邊繞組P1和磁心磁感應強度擺幅值在工作的兩個半周期都得到了充分的利用。所以與傳統的推挽變換器相比，該電路對變壓器繞組和磁心有更好的利用，傳統的推挽變換器工作時，每半個周期內只使用一半繞組（若輸出采用橋式整流器，則對輸出繞組有相同的作用，但由于二極管效率的原因這常常只用于高電壓輸出的場合）。

最后，原邊不需要能量恢復繞組，其結構決定了該作用是由D1和D2來完成的。

存在的問題

手機充電器設計者必須防止這種變換器可能出現的許多問題。

一個主要的困難是變壓器磁心的階梯形飽和。如果加到原邊繞組的所有正向脈沖的平均伏秒與所有負向脈沖的不嚴格相等，變壓器磁通密度將隨每個周期增加（階梯形）并進入飽和。如果副邊二極管電壓不平衡也會出現相同的影響。由于儲存時間和飽和電壓在兩個晶體管或二極管中很少相等，所以除非采取有效的措施加以防止，否則該影響是很難避免的。變壓器磁心中加入小的氣隙將改善對該影響的承受力，但不能消除它。

幸運的是隨著變壓器接近飽和，存在一種自然的補償作用。磁心開始飽和時，一個晶體管上的集電極電流在接近導通結束時將趨向增加。這導致儲存時間縮短，因此該晶體管的導通時間縮短，出現某種自然平衡作用。

可是如果使用非常快速的開關晶體管或具有低儲存時間的功率MOSFET，對于這種自然校正作用其儲存時間是不夠的。

為防止階梯形飽和，可以使用電流型控制。對110V倍壓輸入整流器連接，原邊存在一直流通路，不需要特別的直流恢復電路。可是對220V橋式工作情況，使用電流型控制時必須給出經過原邊的直流通路，必須使用特定的恢復電路。

較低功率時，另一種替代方法是選擇晶體管具有近似相等的儲存時間。輸出二極管D3和D4應選擇在工作電流下具有相等的正向壓降。晶體管類型和驅動電路應在關斷期間具有合理的儲存時間。

最后，控制放大器的轉換速率必須緩慢以使得在兩周期間脈沖寬度不會發生大的變化（否則工作于接近飽和的晶體管將立刻飽和）。這樣的設計使暫態響應變差，但這可能并不重要。這主要取決于實際應用。

雖然階梯形飽和引起的磁心局部飽和在穩態條件下可能不是主要問題，但在瞬間負載變化期間可能會出現更嚴重的問題。

假設充電器已在較輕負載下工作，并且穩定工作條件已經建立。對于任意一個晶體管其本身的階梯形飽和趨勢已使變壓器工作在非常接近飽和的狀態。因為電感器電流不會立刻變化，所以輸出電流突然增加時，最初將引起輸出電壓降低。控制電路會對輸出電壓的下降做出響應，將驅動脈沖寬度調整到最大。變壓器將在半個周期內立即飽和，這可能造成開關元件損壞。

因此需要引入一些其他的控制方法，如原邊限流或放大器轉換速率限制，以防止充電器損壞。這兩種方法都將對暫態響應時間起到嚴格限制的作用。更多處理階梯形飽和的有效方法（電流型控制方法）。