1 半橋變換器(Half-Bridge Converter)拓撲結構

半橋變換器拓撲結構，如圖所示：

拓撲結構分析：

• 輸入電壓 Vi
• 輸出電壓 Vo
• 開關組件 S1
• 開關組件 S2
• 變壓器 T
• 分隔電容 C1
• 分隔電容 C2
• 原邊線圈圈數 Np
• 副邊線圈圈數 Ns1
• 副邊線圈圈數 Ns2
• 理想整流二極管 D1
• 理想整流二極管 D2
• 儲能電容 L
• 濾波電容 C

2 半橋變換器(Half-Bridge Converter)原理

半橋變換器(Half-Bridge Converter)拓撲結構，如圖所示：

S1導通S2關斷時：

• 電流由輸入電壓端流經S1、變壓器原邊線圈與C2形成電流回路。此時變壓器原邊線圈兩端壓降為Vi-Vi/2=Vi/2
• 變壓器原邊線圈因電流流過而產生磁力線，磁力線透過鐵芯傳到副邊線圈1，副邊線圈1產生感應電勢
• 副邊線圈1兩端感應電壓Vi/(2*n)，使得理想整流二極管D1導通，電流形成回路，通過D1、輸出儲能電感與輸出電容
• 副邊儲能電感兩端固定壓降VL，使得電感線圈上產生電流，此增加的電流于電感鐵芯內累積磁力線，直到S1關閉為止

S1關斷S2關斷時：

• 原邊線圈因S1關斷，原邊無電流回路產生，變壓器停止傳輸能量，此時變壓器副邊線圈1和線圈2，端點電壓皆為0
• 副邊電流方向由儲能電感到輸出電容，經過兩線圈共同連接點，各一半電流到D1與D2，回到儲能電感
• 電感產生反電勢致使D1與D2同時導通，儲能電感在開關關斷時續流，電感上壓降與輸出相同
• 儲存電感將導通時間儲存在鐵芯內的磁力線，透過電感上的感應線圈以電流形式進行釋放

S1關斷S2導通時：

• 電流由輸入電壓端流經C1、變壓器原邊線圈與S2形成電流回路，此時變壓器原邊線圈兩端壓降為Vi-Vi/2=Vi/2
• 變壓器原邊線圈因電流流過而產生磁力線，其磁力線透過鐵芯傳到副邊線圈2，副邊線圈2產生感應電勢
• 副邊線圈2兩端感應電壓Vi/(2*n)，使得理想整流二極管D2導通。電流形成回路，通過D2、輸出儲能電感與輸出電容
• 副邊儲能電感兩端固定壓降VL，使得電感線圈上產生電流，該增加的電流在電感鐵芯內累積磁力線，直到S2關閉為止

S1關斷S2關斷時：

• 原邊線圈因S2關斷，原邊無電流回路產生，變壓器停止傳輸能量，此時變壓器副邊線圈1和線圈2，端點電壓皆為0
• 副邊電流方向由儲能電感到輸出電容，經過兩線圈共同連接點，各一半電流到D1與D2，回到儲能電感
• 電感產生反電勢致使D1與D2同時導通，儲能電感在開關關斷時續流，電感上壓降與輸出相同
• 儲存電感將導通時間儲存在鐵芯內的磁力線，透過電感上的感應線圈以電流形式進行釋放

半橋變換器電壓轉換公式：

D1 = 占空比(每半周期)
T = 周期
n = 變壓器匝比

電壓波形如圖所示：

半橋變換器電壓轉換公式：

D2 = 占空比(每半周期)
T = 周期
n = 變壓器匝比

電壓波形如圖所示：

半橋變換器電壓轉換公式：

D = 占空比(每半周期)
T = 周期
n = 變壓器匝比

半橋變換器的占空比：

半橋變換器在S1和S2各半周期交替開關，成一完整周期，此完整周期在變壓器原邊線圈兩端電壓Vp上。S1導通且S2關斷時的半周期為正壓降；S2導通且S1關斷時的半周期為負壓降。S1和S2分別導通、關斷時間相同，所以副邊Vf上呈現半周期重復且導通時間相同、大小相同的電壓，定義占空比為D。D定義為T/2內，副邊能量傳輸的占空比。

3 半橋變換器(Half-Bridge Converter)應用舉例

已知：輸入電壓值為 Vi
給定：變壓器匝比為 n
調制：占空比為 D(T/2)
得出：輸出電壓值為 Vo

應用舉例：

應用于輸入電壓為100V，隔離輸出電壓需求為5V，隔離變壓器匝比為5。求占空比需控制在多少才能使得輸出電壓穩定在5V？

4 半橋變換器(Half-Bridge Converter)應用環境

半橋變換器特點：

半橋

拓撲形式	隔離降壓型
壓比(Vo/Vi)	D/2n(每半周期)
變壓器利用率	高
功率應用范圍	<800W
功率密度	較高
開關管	兩個(原邊主動開關)
成本	高
調制方式	脈沖寬度調制(PWM)
控制芯片	UCC28250

應用環境：

• 中高功率輸出需求
• 較高功率密度產品應用
• 較高效率要求產品應用

希望本文對大家有幫助，上文若有不妥之處，歡迎指正

分享決定高度，學習拉開差距

總結

以上是生活随笔為你收集整理的电源硬件设计----半桥变换器(Half-Bridge Converter)基础的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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