全桥变换器原理

  桥式变换器由四个功率晶体管组成。相关于半桥而言，功率晶体管及驱动设备个数要添加1倍，本钱比较高，但可用在要求功率较大的场合。

  线路的长处：主变压器只需求一个原边绕组，经过正、反向的电压得到正、反向磁通，副边有一个中心抽头绕组选用全波整流输出。因而，变压器铁心和绕组的最佳使用，使功率、功率密度得到进步。功率开关在十分安全的状况下运作。在正常的状况下，最大的反向电压不会超越电源电压Vs，四个能量康复（再生）二极管能消除一部分由漏感发生的瞬间电压。这样无须设置能量康复绕组，反激能量便得到康复使用。

  线路的缺陷：需求功率元件较多。在导通的回路上，至少有两个管压降，因而功率损耗也比双晶体管推挽式变换器1倍。但是在高压离线开关电源体系中，这些损耗仍是可接受的。别的，能量康复（再生）方法，由于有四个二极管，损耗略有添加。

  图１示出一个DC-DC桥式变换器的主回路。桥对角的两个功率晶体管作为一组，每组一起接通或断开（也可其他方法），两组开关轮番作业，在一周期中的短时间内，四个开关管将均处于断开状况。四个开关导通（或关断）占空比值均持平。

  图１中用到一个与发射极电流成份额的基极驱动电路，特点是使得基极驱动电流总是与集电极电流成份额。这种技能很合适大功率的变换器。

  在稳态条件下，功率管断开期间，滤波电感L1上有一确认的电流量，并经过续流二极管D5、D6持续活动。二管的电流根本持平，二管电流之和折算到原边绕组T1p，便是Tr1、Tr3（或Tr2、Tr4）关断前T1p上流过的电流值（扣除一小部分的磁化电流）。由于二极管D5、D6一起导通，副边绕组两头的电压为零。典型的集电极电压波形VTr4C、副边电压波形VT1S等如图２所示。

  给Tr1、Tr3触发脉冲，这两个晶体管都导通，集电极电流流过原边绕组T1p和相应的驱动变压器的原边绕组T2A、T2B。经过正反馈，这两个晶体管的触发功能得到必定的改进，使开关快速进入饱满导通状况。

  跟着Tr1和Tr3的导通，受原边绕组漏感影响，原边绕组T1p上的电流Ip以额外速率逐步上升，这个电流由负载电流折算值和一小部分磁化电流所组成。

  一起，副边的整流二极管D5的电流添加，D6的电流会削减。其速率由副边绕组的漏感和经过D5和D6的环路电感所确认。关于低电压、大电流的输出，外环路电感的影响尤为明显。当副边电流添加到在Tr1和Tr3导通前折算流过L1的电流数值时，D6反向偏置。这时L1的输入电压上升到副边线圈的电压值V’s(=VT1s)减去D5的压降。

  L1两头的电压为（V’s-Vo）作为正向。在此期间，L1电流线性改变。这个电流折算到原边，如图２所示。

  经过驱动电路决议的导通占空比后，基极驱动变压器使基极驱动电流为零，使Tr1和Tr3截止。但是，在变压器原边磁化电流和安匝数具有坚持不变特性，这个电流会转换到副边。接着，由于T1p极性反向，一切绕组的电压反向。假如漏感十分小，缓冲电容器C5、R5和输出整流二极管D5、D6会起到钳位效果。D5和D6会把大部分的反激电势传送给输出，由于原边二极管D1到D4和副边二极管D5、D6的强制钳位，许多时分靠这几个二极管使开关晶体管两头的电压任何一个时间里都不会超越电压Vs。

  每个Tr晶体管旁均并有阻容元件（如R5、C5）作为缓冲器。在Tr2瞬间断开时，缓冲器元件R5、C5经过供给沟通通道，削减功率晶体管断开时的集电极电压应力。

  由输出二极管供给反激续流效果是线路的一个重要特征。在图１中，D5和D6均导通时，副边绕组两头电压为零，原边绕组两头电压也为零。因而，在四个晶体管都关断期间铁心磁感应强度不会康复到Br，而会坚持在磁感应强度峰值+Bopt或-Bopt。因而，当另一对开关管从关断转为导通时，磁密添加规模可所以2Bopt。这种状况不可能会引起什么样的问题，而且变压器原边匝数能够比较少。

  当负载很小而且小到低于磁化电流时，副边二极管的钳位效果就会消失。但是没什么问题，由于在这种状况下，触发脉冲十分窄，而磁感应强度增量也很小。

  发动或当负载很小，占空比很小，脉冲很窄时，对应的作业磁感应强度Bw很小，假如负载猛地添加，鼓励使导通占空比最大，满脉宽作业，即有双倍磁通效应，如超越饱满磁感应强度Bs，这样的一种状况与半桥式类似，应选用避免办法。