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電源適配器半橋和全橋變換器拓撲

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電源適配器半橋和全橋變換器拓撲

拓撲晶體管的電壓應力等于直流輸入電壓，而不像推挽、單端正激或交錯正激拓撲那樣為輸入電壓的兩倍。所以，橋式拓撲廣泛應用于那些直流供電電壓高于晶體管的安全耐壓值的離線式變換器中。輸入網壓為220V或更高的場合普遍地使用橋式拓撲。當然在輸入網壓為120V時也有使用橋式拓撲的情況。橋式拓撲的另一優點是，能將變壓器初級側的漏感電壓尖峰（如圖2。1和圖2。10所示鉗位于直流母線電壓，并將漏感儲存的能量回饋到輸入母線，而不是損耗在有損緩沖電路的電阻元件上。

半橋變換器拓撲
工作原理
半橋變換器拓撲如圖所示。如同雙端正激變換器那樣，晶體管關斷時承受電壓應力為Vdc而不是2Vdc。這個優點使得半橋變換器拓撲在網壓為220V的歐洲市場設備中得到了廣泛應用。
首先看圖中的輸入整流和濾波部分。當要求設備適應不同的網壓（120V AC（美國）或220V AC（歐洲）時，這是一種普遍采用的方案。不管輸入網壓是120V AC還是220V AC，該電路整流得到的直流電壓都約為320V。當輸入網壓為220V AC時，S1斷開；為120V AC時，S1閉合。通常S1并不是實際的開關，更常見的情形是，這是一段跳線，在120VAG輸入時安裝，在220V AC輸入時不安裝。

輸入為220V交流電壓時，S1斷開，電路為全波整流電路，濾波電容C1和C2串聯。整流得到的直流電壓峰值約為1。41×220-2=308V；當輸入為120V交流電壓時，S1閉合，電路相當于一個倍壓整流器。在輸入電壓的正半周，A點相對于B點為正，15伏電源適配器通過D1給CI充電C電壓為上正下負，峰值約為1。41×120-1=168V；在輸入電壓的負半周，A點電壓相對于B點為負，電源適配器通過D2給C2充電，C2電壓為上正下負，峰值也為1。41×120-1=168V，這樣兩個電容串聯的輸出為336V。從圖3。1可見，當任何一個晶體管導通時，另一個關斷的晶體管承受的電壓只是最大直流輸入電壓，而并非其兩倍。
因此，在電路中可以采用價格較低的雙極型晶體管和場效應管，它們能承受336V的開路電壓（即使考慮15%的裕量，386V也在可承受的范圍之內）。這樣，只需要一個普通的開關或者跳線的切換，裝置就可工作于120V或220V交流電路中。
補充：有時使用自動網壓檢測和開關電路，該電路驅動繼電器或其他器件代替S1的位置。雖然增加了成本和電路的復雜性，但方便了電氣設備的終端用戶，他們可能不再為如何為不同網壓輸入時選擇轉換開關的位置而困惑，也避免了將22V輸入到120V配置的電路時造成設備毀壞的可能。
假設整流后的直流輸入電壓為36V，該電路工作情況如下：首先忽略小容量隔直電容C，則N，的下端可近似地看作連接到C1與C2的節點。若C1、C2的容量基本相等，則該節點電壓近似為整流電壓的一半，約為168V。通常的做法是在C1、C2兩端各并接等值放電電阻來均衡兩者的電壓。圖3。1中的晶體管Q1、Q2輪流導通半個周期。Q1導通、Q2關斷時，N同名端（有點端）的電壓為+168V，Q2承受的電壓為336V；同理，Q2導通、Q1關斷時，Q1承受的電壓也為336V，此時N同名端的電壓為-168V。

半橋變換器。變壓器的一端通過隔直電容C，與濾波電容C1、C2相連，另一端接在品體管Q1、Q2的節點，功率晶體管Q1、Q2交替導通。當開關S1閉合時，電路為倍壓整流器；而斷開時，電路為全波整流器。整流后的輸出電壓約為308-336V。
和推挽拓撲一樣，初級交流方波電壓使所有次級感應全波式方波電壓，因此這種半橋電路的次級電壓、導線規格、輸出電感和電容的選擇都與推挽式電路相同。

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| 發布時間：2019.01.24    來源：電源適配器廠家
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