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【原创】移相全桥学习笔记

  • 2011-12-05 20:46
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  • 由于工作关系,最近开始接触移相全桥电源,由于以前没有接触过这个方面的电源,所以对于原理与实践经验全部是一片空白,开这个帖子的目的是将我的学习过程与体会跟大家一起分享,在这个过程中,也许会存在着一些错误的理解或偏激的观点,到时要请大家不吝指出,并帮我加以改正,总之,这将是一个跟大家共同提高的过程。

    我在网上搜索过,有关于移相全桥的工作原理阐述的文章很少,这也是我开这个帖子的另一个原因。

    需要说明的一点,所有的图纸我都是自己亲手用PROTEL99画的,跟专业的软件可能有些出入,大家将就着看吧

    同是电子工程师,请一定不要吝啬你的赞!

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  • 心中有冰

    LV.1

    2011-12-05 20:47

    @

    在早期的大功率电源(输出功率大于1KW)应用中,硬开关全桥(Full-Bridge)拓扑是应用最为广泛的一种,其特点是开关频率固定,开关管承受的电压与电流应力小,便于控制,特别是适合于低压大电流,以及输出电压与电流变化较大的场合。但受制于开关器件的损耗,无法将开关频率提升以获得更高的功率密度。例如:一个5KW的电源,采用硬开关全桥,即使效率做到92%,那么依然还有400W的损耗,那么每提升一个点的效率,就可以减少50W的损耗,特别在多台并机以及长时间运行的系统中,其经济效益相当可观。

    随后,人们在硬开关全桥的基础上,开发出了一种软开关的全桥拓扑——移相全桥(Phase-Shifting Full-Bridge Converter,简称PS FB),利用功率器件的结电容与变压器的漏感作为谐振元件,使全桥电源的4个开关管依次在零电压下导通(Zero voltage Switching,简称ZVS),来实现恒频软开关,提升电源的整体效率与EMI性能,当然还可以提高电源的功率密度。
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  • 心中有冰

    LV.1

    2011-12-05 20:52

    @

     

    上图是移相全桥的拓扑图,各个元件的意义如下:

    Vin:输入的直流电源

    T1-T44个主开关管,一般是MOSFETIGBT

            T1,T2称为超前臂开关管,T3,T4称为滞后臂开关管

    C1-C44个开关管的寄生电容或外加谐振电容

    D1-D44个开关管的寄生二极管或外加续流二极管

    VD1,VD2:电源次级高频整流二极管

    TR:移相全桥电源变压器

    Lp:变压器原边绕组电感量

    Ls1,Ls2:变压器副边电感量

    Lr:变压器原边漏感或原边漏感与外加电感的和

    Lf:移相全桥电源次级输出续流电感

    Cf: 移相全桥电源次级输出电容

         RL: 移相全桥电源次级负载

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  • 心中有冰

    LV.1

    2011-12-05 20:54

    @

    PS FB一个周期可以分为12中工作模态,其中正负半周期是对应的关系,只不过改变的是电流在桥臂上的流向,下面我们首先来分析这12个工作模态的情况,揭开移相全桥的神秘面纱。
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  • 心中有冰

    LV.1

    2011-12-05 20:54

    @心中有冰

    PS FB一个周期可以分为12中工作模态,其中正负半周期是对应的关系,只不过改变的是电流在桥臂上的流向,下面我们首先来分析这12个工作模态的情况,揭开移相全桥的神秘面纱。
      
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  • 心中有冰

    LV.1

    2011-12-05 20:55

    @心中有冰

    PS FB一个周期可以分为12中工作模态,其中正负半周期是对应的关系,只不过改变的是电流在桥臂上的流向,下面我们首先来分析这12个工作模态的情况,揭开移相全桥的神秘面纱。
      
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  • 笨小孩1114

    LV.1

    2011-12-05 20:56

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    辛苦了!冰版。

    这个暂时还用不到,标记!以后肯定会需要。

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    2011-12-05 20:57

    @心中有冰

    PS FB一个周期可以分为12中工作模态,其中正负半周期是对应的关系,只不过改变的是电流在桥臂上的流向,下面我们首先来分析这12个工作模态的情况,揭开移相全桥的神秘面纱。
      
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  • 心中有冰

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    @心中有冰

    PS FB一个周期可以分为12中工作模态,其中正负半周期是对应的关系,只不过改变的是电流在桥臂上的流向,下面我们首先来分析这12个工作模态的情况,揭开移相全桥的神秘面纱。
      
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  • 心中有冰

    LV.1

    2011-12-05 20:58

    @心中有冰

    PS FB一个周期可以分为12中工作模态,其中正负半周期是对应的关系,只不过改变的是电流在桥臂上的流向,下面我们首先来分析这12个工作模态的情况,揭开移相全桥的神秘面纱。
      
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    @心中有冰

    PS FB一个周期可以分为12中工作模态,其中正负半周期是对应的关系,只不过改变的是电流在桥臂上的流向,下面我们首先来分析这12个工作模态的情况,揭开移相全桥的神秘面纱。
      
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