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半桥电路的两开关管同时截止时为什么次级绕组看成短路?
阅读: 1495 |  回复: 50 楼层直达

2017/09/09 13:51:18
1
dianyuanaihao
电源币:0 | 积分:1 主题帖:31 | 回复帖:43
LV5
营长

QQ截图20160321155901  高效、易用、便捷的电源调试助理——是德科技E36313A可编程直流电源测评

QQ截图20160321155901  在测试完智能手表的功耗之后,我发现了两个比较严重的问题……

QQ截图20160321155901  有几个人知道Tag 在不同工作状态下背后隐藏的秘密!


“Q1关断,Q2关断,此时变压器副边两个绕组由于整流二极管两个管子同时续流而处于短路状态,原边绕组也相当于短路状态。”    请问这句话怎么理解?两管截止时Lo的能量经负载,中心抽头,D2,续流。怎么变成了两管同时续流而处于短路状态呢?
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2017/09/09 16:45:22
2
心如刀割[版主]
电源币:2254 | 积分:17 主题帖:52 | 回复帖:772
LV8
师长

Q1关断,Q2关断,原边电流下降,D1或D2电流也跟着下降,没法满足Lo电流,D2或D1续流提供电流。所以此时,D1,D2同时导通,副边相当于短路。

2017/09/09 18:03:36
3
cjw318
电源币:77 | 积分:30 主题帖:11 | 回复帖:345
LV7
旅长

初级半桥模式,次级全波整流模式,Lo只是滤波电感,电感量很小不起储能作用(这是关键!),何来续流一说?

因此Lo很小甚至于没有时,D1和D2永远不会同时导通的,因此次级也不会短路?

2017/09/09 19:44:42
4
心如刀割[版主]
电源币:2254 | 积分:17 主题帖:52 | 回复帖:772
LV8
师长
电感不储能,那什么储能?
2017/09/09 20:03:36
5
cjw318
电源币:77 | 积分:30 主题帖:11 | 回复帖:345
LV7
旅长

你没仔细看,不是说电感不能储能,而是说电感量太小,相对而言储能有限——仅是滤波而已!

退一步说,假设Lo很大因而储能也很大,那么要使D1、D2都导通,就势必变压器次级的感生电势已降低到低于Lo反电势+负载电压才行,且Lo的反电势高于负载电压!

实际上,正常情况下的Q1和Q2是交替导通的,为了避免两管交替的瞬间同时导通,都有一个死区时间,这个时间就是用来使Q1Q2同时截止的。

2017/09/10 05:49:11
6
心如刀割[版主]
电源币:2254 | 积分:17 主题帖:52 | 回复帖:772
LV8
师长
感觉你的理解错误了。并不是说D1,D2同时导通会短路次极,负载由电感电容提供能量,最后副边绕组三点是会零电位,相当于短路
2017/09/10 07:47:54
7
cjw318
电源币:77 | 积分:30 主题帖:11 | 回复帖:345
LV7
旅长

“......所以此时,D1,D2同时导通......”,这是你上面说的,现在又说“并不是说D1,D2同时导通......”,这前后矛盾呀?

不过,我总算有点明白你的意思了!

应该是:......变压器次级感生电势为零后相当于绕组短路,这才有了D1D2因Lo续流而同时导通,这样就比较好理解了。

“绕组零电势相当于短路”是自己产生的,并非D1D2同时导通续流导致的,有个先来后到的顺序!

2017/09/10 08:18:53
8
心如刀割[版主]
电源币:2254 | 积分:17 主题帖:52 | 回复帖:772
LV8
师长
我说的是短路副边绕组,上面说的短路次极是指输出短路,我认为你是理解的 “造成输出短路” 这个意思。
2017/09/10 09:03:42
10
cjw318
电源币:77 | 积分:30 主题帖:11 | 回复帖:345
LV7
旅长
“造成输出短路”——我可从来没有这么认为!
2017/09/18 22:07:23
42
飞翔2004
电源币:5587 | 积分:11 主题帖:172 | 回复帖:712
LV9
军长
应该是二极管反向恢复时间导致的。
2017/09/10 08:26:36
9
心如刀割[版主]
电源币:2254 | 积分:17 主题帖:52 | 回复帖:772
LV8
师长

而输出还有电感电容,所以不矛盾。

Q1,Q2交替导通,虽然死区时间短,但它还是一个阶段。

半桥次级就相当于是一个BUCK电路,电感还是需要储能的。

当然也有例外,如半桥LLC

2017/09/10 09:09:54
11
cjw318
电源币:77 | 积分:30 主题帖:11 | 回复帖:345
LV7
旅长

不管半桥还是全桥,只要输出是全波整流的话,这个Lo其实是不需要的(假设没有纹波要求),因此不存在储能一说。

相反,对于半波整流的形式(正激)这个电感Lo就必须要要有的,且电感量(相对滤波电感)很大,这时才是储能用的。

2017/09/10 09:20:01
12
心如刀割[版主]
电源币:2254 | 积分:17 主题帖:52 | 回复帖:772
LV8
师长

1、反激变压器已经储能了。


2017/09/10 09:23:52
13
心如刀割[版主]
电源币:2254 | 积分:17 主题帖:52 | 回复帖:772
LV8
师长

2、正激变压器只在初级导通时传递能量。所以要加Lo储能。

3、半桥、全桥变压器也是在初级导通时传递能量,在大负载初级关闭时如何保证输出稳定?

2017/09/10 09:50:48
15
cjw318
电源币:77 | 积分:30 主题帖:11 | 回复帖:345
LV7
旅长

大负载时有输出电容呀!

在每个半周都有能量连续输出,除非在占空比很小时,但此时Lo的储能也同样很小呀,这时负载也一定很轻。此时即使Lo有储能,对负载的稳定,其贡献有限吧!

2017/09/10 09:59:12
16
心如刀割[版主]
电源币:2254 | 积分:17 主题帖:52 | 回复帖:772
LV8
师长

占空比无法做到50%,那电容得加多大?

作用有限 跟需不需要又不同了。

2017/09/10 10:03:10
17
心如刀割[版主]
电源币:2254 | 积分:17 主题帖:52 | 回复帖:772
LV8
师长

当然,你非要说不需要也可以,有人正激都不需要输出储能电感,只是通过其它方式去解决。

但依楼主上面的原理图,Lo还是需要的,并且也有储能作用。

2017/09/10 11:08:15
18
cjw318
电源币:77 | 积分:30 主题帖:11 | 回复帖:345
LV7
旅长

因有死区,半个波肯定不到50%,极限情况下两个半波合成最大也可达于96%了吧,这时负载能量根本不需要Lo来提供(靠Co即可);

在轻载时即使占空比很小,也不需要Lo提供能量(靠Co足够)。

但是Lo的存在,能平滑纹波,所以全波整流下的Lo主要作用是“加强滤波”。

至此,争论的主题已经变了,不再是短路不短路的问题了,就此休矣!

2017/09/18 22:10:25
43
飞翔2004
电源币:5587 | 积分:11 主题帖:172 | 回复帖:712
LV9
军长
半桥电路的基本拓扑电路图,其中Q1开通,Q2关断,此时变压器两端所加的电压为母线电压的一半,同时能量由原边向副边传递
2017/09/19 22:54:34
45
dahaizi1212
电源币:14 | 积分:0 主题帖:35 | 回复帖:243
LV6
团长
你说的就是半桥里有个直通问题,就是Q1、Q2在某一时刻同时导通的现象,此时会构成短路。
2017/09/10 09:45:18
14
cjw318
电源币:77 | 积分:30 主题帖:11 | 回复帖:345
LV7
旅长
嗯,反激是不需要Lo的,正激是必须的!
2017/09/24 22:46:39
51
飞翔2004
电源币:5587 | 积分:11 主题帖:172 | 回复帖:712
LV9
军长
并非半桥电源一定要用输出电感吧,只是当负载电流很大尤其电压较小时使得电容滤波比较困难,所以得加电感LO滤波
2017/09/11 10:38:20
20
dianyuanaihao
电源币:0 | 积分:1 主题帖:31 | 回复帖:43
LV5
营长
“绕组零电势相当于短路”是自己产生的,并非D1D2同时导通续流导致的 ”      我觉的就是因为D1D2同时导通才让绕组感应电压为零的呢!
2017/09/11 14:06:43
22
心如刀割[版主]
电源币:2254 | 积分:17 主题帖:52 | 回复帖:772
LV8
师长
正确。
2017/09/11 14:28:01
23
dianyuanaihao
电源币:0 | 积分:1 主题帖:31 | 回复帖:43
LV5
营长
假设Q1导通后截止,Q2截止,次级感应电压为上负下正,Lo为左负右正,Lo正--负载--中心抽头--D2正--Lo负形成续流。此时次级下半部份电感电流增涨,互感到上半部份的电压极性为上正下负,此电压与Lo的放电电压串联对负载电容充电。这时候次级两个半绕组产生的磁通大小相同,方向相反,互相抵消,感应电压为零,相当于次级绕组短路。此时初级绕组两端的电压也为零伏。
2017/09/11 20:58:42
24
cjw318
电源币:77 | 积分:30 主题帖:11 | 回复帖:345
LV7
旅长

错了吧!

"假设Q1导通后截止,Q2截止,次级感应电压为上负下正,Lo为左负右正"——错!应该是D2导通D1截止,Lo充电左正右负!

“此时次级下半部份电感电流增涨,互感到上半部份的电压极性为上正下负”——又错!上半部依旧是上负下正D1截止!

“此电压与Lo的放电电压串联对负载电容充电。这时候次级两个半绕组产生的磁通大小相同,方向相反,互相抵消,感应电压为零”——再错!应该在变压器储能耗尽后才会出现Lo左负右正并通过D1D2续流,此时才是磁通抵消,感应电势为零!

综上所述:D1D2同时导通续流开始的先决条件还是“变压器储能消失”,这才是争论已久“相当于短路”的关键,而并不是D1D2同时导通所致!

2017/09/21 22:26:12
48
trllgh
电源币:1 | 积分:0 主题帖:29 | 回复帖:215
LV6
团长
工作原理大概是Q1关断,Q2开通。此时变压器两端所加的电压也基本上是母线电压的一半,同时能量由原边向副边传递。副边两个二极管完成换流。
2017/09/11 10:28:48
19
dianyuanaihao
电源币:0 | 积分:1 主题帖:31 | 回复帖:43
LV5
营长
谢谢各位老师的指点,现在有点明白了。我认为资料上说的“因为两二极管同时续流而处于短路状态”是对的。是因为两管同时导通,而次级两个半绕组的电流一个向上,一个向下,产生的磁通互相抵消,感应电压为零,相当于短路。这时初级绕组电压为零伏。
2017/09/12 06:56:09
25
cjw318
电源币:77 | 积分:30 主题帖:11 | 回复帖:345
LV7
旅长

"因为两管同时导通,而次级两个半绕组的电流一个向上,一个向下,产生的磁通互相抵消,感应电压为零,相当于短路。这时初级绕组电压为零伏"

——注意:你说的这个过程在后呢!

此前变压器电势已经为零了,正因为变压器储能耗尽电势为零,才有了D1D2续流导通“产生的磁通互相抵消,感应电压为零”这一过程。

因此忽略关键的前一个过程,就很难理解第二个过程的真正含义,才会误认为是D1D2同时导通短路绕组导致的“零电势”。

关键点:

1、变压器零电势——是Q1Q2截止后变压器自己的储能耗尽后形成的——在前;

2、D1D2同时导通的零电势——是Lo续流后产生的——在后(此前已经是零电势了)——它不是功臣;

3、这两个零电势的形成,有着本质的不同!

举个例子:

一只已经死了的猫被扔在在马路上,被来车碾压而过,你能说这死猫是这车压死的么?,虽然都是死猫!

2017/09/12 13:45:00
26
st.you
电源币:72 | 积分:25 主题帖:29 | 回复帖:1487
LV9
军长

你有实际做过一款半桥的稳压电源吗?

2017/09/12 17:27:23
29
cjw318
电源币:77 | 积分:30 主题帖:11 | 回复帖:345
LV7
旅长
遗憾,我没做过,但我修过无数!
2017/09/13 08:42:07
31
st.you
电源币:72 | 积分:25 主题帖:29 | 回复帖:1487
LV9
军长

不妨试试做一个出来再回头看看你自己的理论吧..

2017/09/13 10:00:38
33
cjw318
电源币:77 | 积分:30 主题帖:11 | 回复帖:345
LV7
旅长

要弄清楚这一过程,并非一定要做一个,在修的过程中一样可以研究!

能做不代表你懂!

例如,有人只懂得一点点皮毛,却也能做出产品,例如“山寨货”,还销路不错呢。

但是你要修,就得要先懂,靠懂点皮毛吃饭是不行的。

2017/09/12 14:31:48
27
shao456
电源币:76 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:21
LV3
排长
你还真有意思,“此前变压器电势已经为零了,正因为变压器储能耗尽电势为零,才有了D1D2续流导通“产生的磁通互相抵消,感应电压为零”,变压器的电势怎么变成零的?没有续流电势会变成零吗,或者说没有通路电势如何抵消?
2017/09/12 17:19:13
28
cjw318
电源币:77 | 积分:30 主题帖:11 | 回复帖:345
LV7
旅长

“变压器的电势怎么变成零的?”——

唉,看来你是半路杀进来的,你没看见本论题是Q1Q2同时截止的前提条件么?

2017/09/13 08:35:10
30
shao456
电源币:76 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:21
LV3
排长
半路杀出来的并不重要,关键是你不懂还自以为是,就有点可笑了,理论不行还挺猖狂,分析不出来可以仿真看看你说的对不对
2017/09/13 09:30:15
32
cjw318
电源币:77 | 积分:30 主题帖:11 | 回复帖:345
LV7
旅长

好吧,就算我不懂还自以为是,

但你在半路杀出来不了解全面情况时,就匆匆下结论发表高见,不一样也太自以为是了嘛!

看来你是理论专家吧,窥一豹得全知真了不起,想必你考试时不需全面审题就第一时间交卷了,佩服!

你就去仿真一个看看,这变压器电势到底是怎么为零的,以正视听!

再给你条件看清楚了:

Q2截止,Q1由导通变截止,就在这个Q1Q2同时截止时,变压器电势是如何归零的?

到底是变压器电势先归零后再D1D2续流Lo,次级上下绕组相抵才为零,

还是Q1Q2一截止D1D2就立即续流Lo,次级上下绕组相抵立即为零的。

再做一个思考题:

按你的窥一豹得全知的专家理论来解释:变压器电势不会自己归零,要靠D1D2续流(此时Lo释放能量),那么请问当Q2截止Q1由导通变截止时的变压器储能都释放到哪里去了?

2017/09/13 10:45:09
34
shao456
电源币:76 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:21
LV3
排长

“匆匆下结论发表高见”——我看说你是最适合不过了,专家的帽子还是你自己戴着吧,整体把专家挂在嘴边想讽刺别人,其实内心以为自己是个专家,扯别的没用,你想知道“Q2和Q1都截止时,变压器的储能都释放到哪里去了”这个吧,索性告诉你估计也不会理解

当Q1由导通变成截止的瞬间(Q2是截止的),由于漏感的存在,变压器一次侧电流维持原来方向,由流经Q1改为流经D4,完成原边电流的续流过程。此时,桥臂中点电压(假设Vab)不为0,而是等于-1/2Vab。

再说副边,当Q1由导通变成截止的瞬间(Q2是截止的),D1继续导通,由于原边电压短暂的反向,D2开始导通,当D1与D2的电流相等时,二次绕组电压因为合成磁动势为0而变为0,一次绕组电压也被钳位到0V。

这时-1/2Vab全部施加到漏感上,直到原边电流下降到0时,D4才关断,Vab恢复到0V

变压器的储能去哪了?回馈给电容了(C2),对了楼主的原理图有些问题,D4应该并联到Q2上,不是并联到C2上

这样说您能明白吗?估计你还会反驳的,没关系

2017/09/13 13:33:30
35
cjw318
电源币:77 | 积分:30 主题帖:11 | 回复帖:345
LV7
旅长

我甘拜下风了,这么高深的道理俺不懂,不能称反驳,算我抬杠吧,请见谅!

"......变压器一次侧电流维持原来方向,由流经Q1改为流经D4,完成原边电流的续流过程......"

——当原边反电势低于1/2Vin后D4就截止不再续流了,但此时原边储能并没释放完吧,于是应该继续由次级的D2向Lo-负载释放。

“......当Q1由导通变成截止的瞬间(Q2是截止的),D1继续导通,由于原边电压短暂的反向,D2开始导通......”

——这我就真不懂了:此时原边电势反向为上负下正,那么根据同名端可知,次级也是上负下正的,那么D1怎么会“继续导通”?

——我还不懂:一个中心抽头的绕组,两端会出现相对于抽头相同的电势极性吗(你不是说D1D2同时导通么)?

“......当D1与D2的电流相等时,二次绕组电压因为合成磁动势为0而变为0,一次绕组电压也被钳位到0V......”

——由此可见你是认为:D1D2同时导通并不是Lo续流造成的吧?你再仔细想想看是否这回事?

“变压器的储能去哪了?回馈给电容了(C2)......”

——回馈给C2的只有一部分,不是全部!

最后我认为:D1D2同时导通,只有在变压器储能释放完,且当次级电势为零后,Lo需要续流时才存在。

再来一个思考题:

如果不存在Lo(事实上也是可以的),那么Q1Q2都截止时,D1D2还会同时导通吗?

2017/09/13 15:48:23
36
shao456
电源币:76 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:21
LV3
排长

“——这我就真不懂了:此时原边电势反向为上负下正,那么根据同名端可知,次级也是上负下正的,那么D1怎么会“继续导通”? ”

你还真是个杠头

上负下正时,D1就不能导通了,这个电流靠输出电感来维持,且方向不变,鉴于你对电路的理解水平,我就不和你争论了,白浪费时间!

2017/09/13 16:29:01
37
心如刀割[版主]
电源币:2254 | 积分:17 主题帖:52 | 回复帖:772
LV8
师长

贴个截图给你,你就知道没有必要再讨论下去了。

有时间多帮帮有需要的网友

2017/09/13 17:32:16
38
shao456
电源币:76 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:21
LV3
排长

说的对!你越理他,他越觉得自己的“理论”是真理,我撤了

2017/09/13 19:13:15
39
cjw318
电源币:77 | 积分:30 主题帖:11 | 回复帖:345
LV7
旅长
好吧,真不愧是专家,承认是我错了,不浪费大家时间了!
2017/09/11 11:42:40
21
电源网-fqd
电源币:5043 | 积分:15067 主题帖:269 | 回复帖:4576
LV11
统帅
恭喜被添加到社区经典图库,并获得1积分
http://www.dianyuan.com/bbs/classic/
2017/09/14 00:17:30
40
maxpayne
电源币:5 | 积分:4 主题帖:46 | 回复帖:102
LV5
营长
开关管Q1截止,Q2由导通变为截止时,次级电压向0减小,减少到0时,次级两个二极管阳极电压相等,并且次级储能电感有电流存在,所以两个二极管同时导通,两个二极管中的电流一大一小,近似相等,差值来自初级励磁电感中储存的能量,反射到次级绕组中。
2017/09/18 15:33:23
41
cjw318
电源币:77 | 积分:30 主题帖:11 | 回复帖:345
LV7
旅长

争来争去越整越糊涂,今天找出老脚本,找到了这个问题的权威解释,有兴趣的可以仔细看看!

看来咱还是要多多读书啊!

2017/09/19 22:36:14
44
boy59[版主]
电源币:109 | 积分:51 主题帖:36 | 回复帖:164
LV8
师长

这种次级两组线圈两个二极管的结构与输出一组线圈四个二极管的结构原理是完全一样的

上图的这种结构比较容易看出当初级两个开关截止时续流电感及变压器励磁电感的能量和电流途径。

2017/09/19 22:57:25
46
dahaizi1212
电源币:14 | 积分:0 主题帖:35 | 回复帖:243
LV6
团长

副边有两种电路,一种是全波电路,一种是全桥电路。

对于楼主说的这个问题是发生在全波电路中,可以对驱动脉冲宽度的最大值加以限制,使导通角度不会产生直通

2017/09/21 22:25:02
47
trllgh
电源币:1 | 积分:0 主题帖:29 | 回复帖:215
LV6
团长
就是说Q1,Q2这两个开关管不能同时导通,这种情况要采取方法避免。
2017/09/22 09:16:18
49
cjw318
电源币:77 | 积分:30 主题帖:11 | 回复帖:345
LV7
旅长

这个论题是针对D1D2同时导通的讨论,并非指Q1Q2同时导通啊!

如果大家还在感兴趣,要想弄清楚D1D2同时导通应该如何解决,那么就请继续看老脚本是如何论述的:

2017/09/23 22:39:24
50
trllgh
电源币:1 | 积分:0 主题帖:29 | 回复帖:215
LV6
团长
哈,是我理解错你说的两管。看你发的图纸上看,应该是跟二极管的恢复时间有关系。二极管的反向尖峰越长,尖峰越大。我还是听听你们高手探讨吧。
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