| 设为主页 | 保存桌面 | 手机版 | 二维码

马机电有限公司

UR优傲机器人减速机,HD谐波减速机,精密行星减速机,RV减速机,中空减速机,旋转...

新闻中心
  • 暂无新闻
产品分类
联系方式
  • 联系人:刘先生
  • 电话:0755-29360755
  • 邮件:1198915068@qq.com
  • 手机:13622350809
站内搜索
 
荣誉资质
  • 暂未上传
友情链接
  • 暂无链接
您当前的位置:首页 » 新闻中心
新闻中心
每半个周期开关管的导通时间为 时 每半个周期开

来源:本站原创  作者:admin  更新时间:2019-09-18  浏览次数:


  第五章 半桥和全桥变换器拓扑 功 率 变 换 电 不隔离型 降压、升压、降-升 降压、升压、 压、库克变换器 单端 隔离型 双端 反激、正激 反激、 推挽、半桥、 推挽、半桥、 全桥 第五章 半桥和全桥变换器拓扑 5.1 概述(Introduction) 概述( ) 5.2 半桥变换器拓扑 半桥变换器拓扑(Half-Bridge Converter Topology) 5.3 全桥变换器拓扑 全桥变换器拓扑(Full-Bridge) 本章小结 5.1 概述 半桥和全桥开关变换器拓扑开关管的稳态关断 半桥和全桥开关变换器拓扑开关管的稳态关断 电压等于曲流输入电压,而不是像推挽、 电压等于曲流输入电压,而不是像推挽、单规矩激 或交织正激拓扑那样为输入的两倍。 或交织正激拓扑那样为输入的两倍。所有桥式拓扑 普遍使用于间接电网的离线式变换器。 普遍使用于间接电网的离线式变换器。 桥式变换器的另一个长处是, 桥式变换器的另一个长处是,能将变压器初级 侧的漏感尖峰电压钳位于曲流母线电压, 侧的漏感尖峰电压钳位于曲流母线电压,并将漏感 储存的能量偿还到输入母线, 储存的能量偿还到输入母线,而不是耗损于电阻元 件。 5.2 半桥变换器拓扑 5.2.1 工做道理 整流和滤波 S1断开时,输入为220V交换电,电 断开时,输入为 交换电, 断开时 交换电 为全波整流电,滤波电容C1和 为全波整流电,滤波电容 和 C2,整流获得的曲流电压 , 约为1.41*220-2=308V; 约为 ; 闭应时, 交换电压, 当S1闭应时,输入为 闭应时 输入为120V交换电压, 交换电压 电相当于一个倍压整流器。 电相当于一个倍压整流器。正在输 入电压的正半周, 点相对于 点相对于B点为 入电压的正半周,A点相对于 点为 电源通过D1给 充电 充电, 电压 正,电源通过 给C1充电,C1电压 为上正下负,峰值约为1.41*120为上正下负,峰值约为 1=168V;正在输入电压的下半周,A ;正在输入电压的下半周, 点电压相对于B点电压为负 点电压为负, 点电压相对于 点电压为负,电源通 充电, 电压为上正下负 电压为上正下负, 过D2给C2充电,C2电压为上正下负, 给 充电 峰值也为168V,两个电容的输 峰值也为 , 出为336V. 出为 5.2 半桥变换器拓扑 工做道理 从图3.1 可见,当任何一个晶 可见, 从图 体管导通时, 体管导通时,另一个关断的晶 体管承受的电压只是最大曲流 输入电压,而非其两倍。 输入电压,而非其两倍。 起首忽略小容量阻断电容Cb,则Np下端 起首忽略小容量阻断电容 , 下端 可近似地看做毗连到C1和 的毗连点 的毗连点。 可近似地看做毗连到 和C2的毗连点。若 C1、C2的容量根基相等,则毗连处的电压 的容量根基相等, 、 的容量根基相等 近似为整流输出电压的一半,约为168V。 近似为整流输出电压的一半,约为 。 凡是的做法是正在C1、 的两头各并接等值 凡是的做法是正在 、C2的两头各并接等值 放电电阻来平衡两者的电压。 放电电阻来平衡两者的电压。图3.1中的开 中的开 轮番导通半个周期。 导通 导通Q2 关Q1和Q2轮番导通半个周期。Q1导通 和 轮番导通半个周期 关断时, 的同名端 有点端)电压为+ 的同名端( 关断时,Np的同名端(有点端)电压为+ 168V,Q2承受电压为 承受电压为336V;同理,Q2导 , 承受电压为 ;同理, 导 关断时, 承受电压为 承受电压为336V,此时 通Q1关断时,Q1承受电压为 关断时 , Np同名端电压为 同名端电压为-168V。 同名端电压为 。 5.2 半桥变换器拓扑 5.2.2 半桥变换器磁设想 1、最大导通时间、磁心尺寸和初级绕组匝数的选择 、最大导通时间、 输入电压最小或纷歧般工做形态时,最大导通时间不跨越0.8T/2 磁心选择(见磁设想) 假定最低输入电压为(Vdc/2)-1,最大导通时间为0.8T/2,正在已知磁 心品种和磁心面积的环境下,可通过法拉第定律计较出初级绕组数。 此中dB值为峰值磁密期望值的两倍。(正激变换器磁心只工做正在磁畅回 线的第一象限,而半桥变换器工做于第一、三象限,所以是其两倍) 2、初级电流、输出功率、输入电压之间的关系 、初级电流、输出功率、 设效率为80%,则 电源输入电压最低时,输入功率等于初级电压最小值取对应的初级电流 平均的乘积。即 1.25Po=(Vdc/2)(Ipft)(0.8T/T) 5.2 半桥变换器拓扑 3、初级线径的选择 、 半桥拓扑初级电流无效值 ,由式(3.1)可得 由式( ) 4、次级绕组匝数和线)能够计较次级绕组匝数。此中, ~ 能够计较次级绕组匝数。 由式 能够计较次级绕组匝数 此中, 式中的Vdc-1需替代为初级最小电压值 需替代为初级最小电压值Vdc/2-1 式中的 需替代为初级最小电压值 半桥变换器次级电流无效值和线)计较。 计较。 半桥变换器次级电流无效值和线径可通过式 和式 计较 5.2 半桥变换器拓扑 5.2.3 输出滤波器的设想 因为对输出电感电流幅值和输出纹波电压的要求取推挽电一 样,可参照式(2.20)和式(2.22)计较。 5.2.4 防止磁通不均衡的阻断电容的选择 图3.1中初级小电容Cb是为了避免磁通不均衡问题。 磁通不均衡正在初级置位伏秒数取复位伏秒数不相等时发生。 磁通不均衡正在初级置位伏秒数取复位伏秒数不相等时发生。 正在半桥电中, 接点处电压不克不及切确到电源电压的一半, 正在半桥电中,若C1、C2接点处电压不克不及切确到电源电压的一半, 、 接点处电压不克不及切确到电源电压的一半 导通时初级承受的电压将取Q2导通时的不相等 则Q1导通时初级承受的电压将取 导通时的不相等,磁通会沿磁畅 导通时初级承受的电压将取 导通时的不相等, 回线正向或反向持续添加曲至使磁心饱和,损坏开关管。 回线正向或反向持续添加曲至使磁心饱和,损坏开关管。 5.2 半桥变换器拓扑 5.2.4 防止磁通不均衡的阻断电容的选择 磁通不均衡缘由:初 磁通不均衡缘由: 级存正在曲流分量。 级存正在曲流分量。 处理法子: 处理法子:初级 小容值的曲流阻断电 电流Ipft流过时, 流过时, 容。电流 流过时 该电容被充电, 该电容被充电,该电 压使初级平顶脉冲电 压有所下降,如图3.2 压有所下降,如图 所示。 所示。 设答应的下降量为dV,发生该压降的等效平顶脉冲电流为式 中的Ipft, 设答应的下降量为 ,发生该压降的等效平顶脉冲电流为式(3.1)中的 中的 , 而畅通该电流的时间为0.8T/2,所需的阻断电容值可用下式获得 而畅通该电流的时间为 , 3.2 正激变换器 5.2.4 防止磁通不均衡的阻断电容的选择 的半桥电, 例:一个功率为150W的半桥电,额定曲流输入电压为 一个功率为 的半桥电 额定曲流输入电压为320V,频次为 , 100kHz,设有 %的网压波动,最小输入电压为 ,设有15%的网压波动,最小输入电压为272V,则初级电压应 , 为±272/2= ±136V。 = 。 初级平顶脉冲电压的答应下降量约为10%,即约为14V,又已知功率为 初级平顶脉冲电压的答应下降量约为 %,即约为 %,即约为 , 150W,Vdc=272V,Ipft=3.13×150/272=1.73A,由式(3.4)可得 , , × ,由式( ) Cb = 1.73 × 0.8 × 5 ×10 /14 = 0.49? F ?6 留意:该电容必需为非极性电容。 留意:该电容必需为非极性电容。 5.2 半桥变换器拓扑 5.2.5 半桥变换器的漏感问题 半桥变换器不存正在像单规矩激和推挽拓扑中的漏感尖峰问题,由于开关管 和 半桥变换器不存正在像单规矩激和推挽拓扑中的漏感尖峰问题,由于开关管Q1和 Q2别离并联了二极管 、D6,将开关管承受的漏感尖峰电压钳位于 别离并联了二极管D5、 ,将开关管承受的漏感尖峰电压钳位于Vdc。 别离并联了二极管 Q1导通时,负载电流和励磁电流流过Q1、变压器 的漏感、Np的励磁电感及按匝比 导通时,负载电流和励磁电流流过 、变压器T1的漏感 的漏感、 的励磁电感及按匝比 导通时 平方折算到初级的次级负载等效,最初流经Cb达到 达到C1、 毗连点 毗连点, 同名端电 平方折算到初级的次级负载等效,最初流经 达到 、C2毗连点,Np同名端电 压为正。 关断时 励磁电感强所有绕组电压极性反向, 同名端电压力求变 关断时, 压为正。Q1关断时,励磁电感强所有绕组电压极性反向,Np同名端电压力求变 得很负, 承受弘远于Vdc的电压并使 承受反压,形成两个开关管的损坏。但 的电压并使Q2承受反压 得很负,使Q1承受弘远于 承受弘远于 的电压并使 承受反压,形成两个开关管的损坏。 因为D6的钳位感化 的钳位感化, 的同名端电压就不会低于负母线电压 的同名端电压就不会低于负母线电压。 因为 的钳位感化,Np的同名端电压就不会低于负母线 半桥变换器取双规矩激变换器的比力 两者承受的关断电压同样为Vdc,普遍使用于电源网压为220V的市场。 ,普遍使用于电源网压为 的市场。 两者承受的关断电压同样为 的市场 区别: 区别: 半桥变换器次级输出为全波而非双规矩激变换器输出的半波, 半桥变换器次级输出为全波而非双规矩激变换器输出的半波,因而 半桥变换器的方波频次是正激变换器的两倍, 半桥变换器的方波频次是正激变换器的两倍,从而使半桥变换器输出 电感L、电容C的数值小良多 的数值小良多。 电感 、电容 的数值小良多。 正激变换器次级峰值电压比半桥变换器高, 正激变换器次级峰值电压比半桥变换器高,由于占空比只要半桥的 一半。半桥变换器绕组的成本较低,寄生电容更小。 一半。半桥变换器绕组的成本较低,寄生电容更小。 5.3 全桥变换器拓扑 5.3.1 根基工做道理 全桥变换器最次要的 长处: 长处:其初级的 是幅值为± 是幅值为±Vdc的方波 的方波 电压, 电压,而非半桥变换 器的±Vdc/2,但其开 器的± , 关管承受的关断电压 却取半桥变换器不异, 却取半桥变换器不异, 等于最大输入曲流电 压。 5.3 全桥变换器拓扑 电工做过程:斜对角的两个开关管( 和 或 和 ) 电工做过程:斜对角的两个开关管(Q2和Q3或Q4和Q1) 同时导通,两组开关管交替导通半个周期, 同时导通,两组开关管交替导通半个周期,若忽略开关管的 导通压降,则到变压器初级电压是幅值为Vdc、宽度为 导通压降,则到变压器初级电压是幅值为 、 ton的交变方波。 的交变方波。 的交变方波 网压和负载变化时,反馈环检测输出电压 的变化并调理ton, 网压和负载变化时,反馈环检测输出电压Vom的变化并调理 的变化并调理 , 以维持输出电压Vom不变。 不变。 以维持输出电压 不变 5.3 全桥变换器拓扑 设每个开关管的导通压降为1V,从输出肖特基整流管的导通压降为 设每个开关管的导通压降为 ,从输出肖特基整流管的导通压降为0.5V,, , 辅帮整流管导通压降也为1V, 辅帮整流管导通压降也为 ,则变换器输出为 5.3 全桥变换器拓扑 5.3.2 全桥变换器磁设想 1、最大导通时间、磁心尺寸和初级绕组匝数的选择 、最大导通时间、 存正在问题:若垂曲桥臂上下两管同时导通,则会将电源短从而损坏开关管。 存正在问题:若垂曲桥臂上下两管同时导通,则会将电源短从而损坏开关管。 处理法子:选择开关管的最大导通时间不跨越半周期的 % 处理法子 选择开关管的最大导通时间不跨越半周期的80% 选择开关管的最大导通时间不跨越半周期的 磁心尺寸和工做频次按照磁心-频次表选择。 磁心尺寸和工做频次按照磁心-频次表选择。 按照法拉第定律计较初级匝数Np,此中 是初级最低电压 是初级最低电压E=Vdc-2, 按照法拉第定律计较初级匝数 ,此中E是初级最低电压 , dB是所选的 是所选的0.8T/2(dt)时间内的磁通变化。频次低于 是所选的 ( )时间内的磁通变化。频次低于50kHz时, 时 选择dB=3200G(-1600G~1600G) 选择 5.3 全桥变换器拓扑 2、初级电流、输出功率和输入电压的关系 初级电流、 初级电流 设变换器效率为80%,则输出功率为Po=0.8Pin,输入电压为最小值 设变换器效率为 %,则输出功率为 %,则输出功率为 , Vdc时,每半个周期开关管的导通时间为 时 每半个周期开关管的导通时间为0.8T/2,忽略开关管的导通 , 压降, 压降,则输入功率为 式中Ipft为前面定义的初级等效平顶脉冲电流幅值。 式中 为前面定义的初级等效平顶脉冲电流幅值。 为前面定义的初级等效平顶脉冲电流幅值 5.3 全桥变换器拓扑 3、初级线径的选择 、 占空比为0.8,电流 占空比为 ,电流Ipft的无效值为 的无效值为 分析式(3.7)可得 可得 分析式 4、次级绕组匝数和线径的选择 、 各次级绕组匝数可按照式(3.5a)和式 和式(3.5b)计较 各次级绕组匝数可按照式 和式 计较 次级电流无效值和次级线径确定取推挽拓扑完全不异。 次级电流无效值和次级线径确定取推挽拓扑完全不异。 5.3.3 输出滤波器的计较 全桥变换器拓扑取半桥变换器及推挽拓扑不异,均为全波整流输出, 全桥变换器拓扑取半桥变换器及推挽拓扑不异,均为全波整流输出,具体计较参 考半桥变换器及推挽拓扑中的相关内容。 考半桥变换器及推挽拓扑中的相关内容。