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半橋式與全橋式優(yōu)缺點

2024/07/02
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上面說了反激、正激、推挽式開關電源的優(yōu)缺點,那我們接下來把半橋和全橋式的開關電源優(yōu)缺點也簡單的講一下。    

半橋式開關電源輸出功率很大,工作效率很高,半橋式開關電源與推挽式開關電源一樣,由兩個開關管輪流交替工作,相當于兩個開關電源同時輸出功率,其輸出功率約等于單一開關電源的兩倍,因此,半橋式開關電源的輸出功率很大,工作效率很高,經橋式整流后,輸出電壓的電壓脈動和電流脈動系數都很小,僅需要很小的濾波電感電容,其輸出電壓紋波和電流紋波就可以達到非常小。

相較于推挽式,半橋式還有一個最大的優(yōu)點,那就是對兩個開關器件的耐壓要求比推挽式耐壓要求可以降低一半,這是因為半橋式開關電源兩個開關器件的工作電壓只有輸入電源的一半,其最高耐壓等于工作電壓與反電動勢之和,大約是電源的兩倍,這個結果正好是推挽式開關電源兩個開關器件耐壓的一半,因此半橋式開關電源主要用于輸入電壓較高的場合,一半電網電壓為交流 220V 的大功率開關電源大部分都采用半橋式結構。

半橋式開關電源的缺點主要是對電源的利用率比較低,也就是我們所說的 PF 值比較低,因此在輸入電壓較低的場合,半橋式電源就不適合,另外還有一個缺點就是半橋式電源中的兩個開關管不是共地的,所以和開關管和驅動信號連接上比較麻煩。

半橋式電源還會出現半導通區(qū),損耗大。當兩個控制開關處于交替工作的狀態(tài)時,兩個開關器件會同時出現一個很短時間的半導通區(qū)域,也就是兩個開關同時處于導通狀態(tài)。這是因為開關器件在開始導通的時候,相當于對電容充電,它從截止狀態(tài)到完全導通狀態(tài)需要一個過渡過程;而開關器件從導通到截止過程,相當于對電容進行放電,它從導通到截止也需要一個放電過程。當這兩個器件同時處于這個過程中時,就會出現半導通區(qū),相當于兩個開關管同時開啟,就會造成電源電壓產生短路;此時開關串聯(lián)回路會出現很大的電流,而這個電流沒有經過變壓器,就會導致開關管產生很大的功率損耗,所以為了避免這種情況,我們一般使用一些小技巧來將接通和截止時間錯開一小段。

全橋式開關電源的輸出功率也很大,工作效率很高,對于全橋式電源,我們可以簡單的看做有兩個半橋式構成,所以它具有半橋式的所有特點:對開關管的耐壓值要求特別低,適合用于輸入電壓高的場合,不適合使用于輸出電壓低的場合;對電源的利用率低,功率損耗比較大等等;和半橋式不同的是它是由四個開關管組成,所以我們可以將其中兩個管的作用看成半橋式的一個管;當然全橋式也會存在半導通區(qū),所以我們也要將其避開。

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公眾號開關電源解析主筆,開關電源工程師,從事電源行業(yè)8年,擅長高功率工業(yè)電源的設計調試,主要關注領域為集成電路,數字電路,人工智能電源等等,目前專注于手機充電器和液晶顯示器的領域,希望分享自己的電源知識,為想要從事電源行業(yè)的人才提供一個敲門磚。