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信平电子变压器:半桥电路与运放电路设计详解

2018-10-06 10:02:36 德州信平电子有限公司 阅读

在PWM和电子镇流器傍边,半桥电路发挥着重要的效果。半桥电路由两个功率开关器材组成,它们以图腾柱的方式衔接在一起,并进行输出,供给方波信号。本篇文章将为咱们介绍半桥电路的作业原理,以及半桥电路傍边应该留意的一些问题,期望可以协助电源新手们更快的了解半桥电路。

在PWM和电子镇流器傍边,半桥电路发挥着重要的效果。半桥电路由两个功率开关器材组成,它们以图腾柱的方式衔接在一起,并进行输出,供给方波信号。本篇文章将为咱们介绍半桥电路的作业原理,以及半桥电路傍边应该留意的一些问题,期望可以协助电源新手们更快的了解半桥电路。

首先咱们先来了解一下半桥电路的根本拓扑:

信平电子变压器:半桥电路与运放电路设计详解

半桥电路的根本拓扑电路图

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。假如此刻C1=C2,那么当某一开关管导通时,绕组上的电压只要电源电压的一半。

半桥电路概念的引进及其作业原理

电路的作业进程大致如下:

参照半桥电路的根本拓扑电路图,其间Q1注册,Q2关断,此刻变压器两头所加的电压为母线电压的一半,一起能量由原边向副边传递。Q1关断,Q2关断,此刻变压器副边两个绕组因为整流二极管两个管子一起续流而处于短路状况,原边绕组也相当于短路状况。Q1关断,Q2注册。此刻变压器两头所加的电压也根本上是母线电压的一半,一起能量由原边向副边传递。副边两个二极管完成换流。

半桥电路中应该留意问题汇总

偏磁问题

原因:因为两个电容衔接点A的电位是随Q1、Q2导通状况而起浮的,所以可以主动的平衡每个晶体管开关的伏秒值,当起浮不满足要求时,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关断推迟。

假如要这种不平衡的波形驱动变压器,将会发作偏磁现象,致使铁心饱满并发作过大的晶体管集电极电流,然后降低了变换器的功率,使晶体管失控,乃至焚毁。

信平电子变压器:半桥电路与运放电路设计详解

在变压器原边串联一个电容的作业波形图

处理办法: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,到达消除偏磁的意图。

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时需求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,绕组上的电压只要电源电压的一半,到达均压效果,一般状况下,还要在两个电容两头各并联一个电阻(原理图中的R1和R2)而且R1=R2进一步满足要求,此刻在挑选阻值和功率时需求留意降额。此刻,电容C1、C2的效果就是用来主动平衡每个开关管的伏秒值,(与C3的差异:C3是滤去影响伏秒平衡的直流重量)。

处理办法:

可以对驱动脉冲宽度的最大值加以约束,使导通视点不会发作直通。

还可以从拓扑上处理问题,才用交叉耦合关闭电路,使一管子导通时,另一管子驱动在关闭状况,直到前一个管子关断,关闭才撤销,后管才有导通的可能,这种主动关闭对存储时刻、参数散布有主动习惯的长处,而且对占空比可以满度运用的。

信平电子变压器:半桥电路与运放电路设计详解

副边为全波电路

信平电子变压器:半桥电路与运放电路设计详解

副边为全桥电路

两个电路的挑选主要是考虑以下两点:

1、根据输出电压的凹凸,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、原边线圈过负载约束:要给原边的功率管供给独立的电流约束;2、软发动:发动时,要约束脉宽,使得脉宽在发动的开始若干个周期中渐渐上升;3、磁的操控:操控晶体管驱动脉冲宽度持平,要使正反磁通持平,不发作偏磁;4、防止直通:要操控占空比上限缩小;5、电压的操控和阻隔:电路要闭环操控,阻隔可以是光电阻隔器、变压器或磁放大器等;6、过压维护:一般是关闭变换器的开关脉冲以进行过压维护;7、电流约束:电流约束安装在输入或输出回路上,在发作短路时候起效果;8、输入电压过低维护:规则只要在发挥良好功用的足够高的电压下才干发动;9、此外,还要有适宜的辅佐功用:如浪涌电流约束和输出滤波环节等。

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、阻隔驱动。

如何将双电源运放电路改为单电源电路

绝大多数的模仿电路设计者都知道怎样在双电源电压的条件下运用运算放大器,比如图1左边的那个电路,一个双电源是由一个正电源和一个持平电压的负电源组成。一般是正负15V,正负12V和正负5V也是常常运用的。输入电压和输出电压都是参阅地给出的,还包含正负电压的摇摆起伏极限Vom以及最大输出摆幅。

单电源供电的电路(图1中右)运放的电源脚衔接到正电源和地。正电源引脚接到VCC+,地或许VCC-引脚衔接到GND。将正电压分红一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上,这时运放的输出电压也是该虚地电压,运放的输出电压以虚地为中心,摆幅在Vom 之内。有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。这种运放的数据手册中会特别别离指明Voh 和Vol 。需求特别留意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参阅输入电压和输出电压,但在大部分运用中,输入和输出是参阅电源地的,所以设计者必须在输入和输出的当地参加隔直电容,用来阻隔虚地和地之间的直流电压。

信平电子变压器:半桥电路与运放电路设计详解


一般单电源供电的电压一般是5V,这时运放的输出电压摆幅会更低。另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或许会更低。出于这个原因在单电源供电的电路中运用的运放根本上都是Rail-To-Rail 的运放,这样就消除了丢失的动态规模。需求特别指出的是输入和输出不一定都可以接受Rail-To-Rail 的电压。尽管器材被指明是轨至轨(Rail-To-Rail)的,假如运放的输出或许输入不支持轨至轨,挨近输入或许挨近输出电压极限的电压可能会使运放的功用退化,所以需求细心的参阅数据手册是否输入和输出是否都是轨至轨。

修改点评:本篇文章简直将半桥电路的大部分根底常识都进行了总结和概括。可贵的是,还对半桥电路傍边出现的问题进行了翔实的剖析,并给出了相应的处理方案。期望咱们可以全面掌握这些常识,然后为自己的设计生计打好坚实的根底。然后介绍了如何将双电源运放电路改为单电源电路设计,更好了为电路设计者效劳。


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