半橋拓撲與全橋拓撲的詳細對比

半橋拓撲分析

半橋逆變式功率轉(zhuǎn)換主電路的形式如下圖所示：

通過時序電路分析兩個開關(guān)管交替通斷時的開關(guān)管耐壓和變壓器原邊電壓，可知開關(guān)管所需耐壓為Vdc，變壓器原邊電壓為±1/2Vdc。工作波形如下：

全橋拓撲分析

全橋逆變功率轉(zhuǎn)換主電路與板橋電路的區(qū)別就是，用另外兩個同樣的開關(guān)管代替兩只電容，即由4只開關(guān)管組成逆變開關(guān)電路，同樣分析時序電路，可得開關(guān)管所需耐壓為Vdc，變壓器原邊電壓為±Vdc。如下圖所示：

半橋與全橋優(yōu)缺點分析

了解了兩種電路的特性和工作原理，就可以比較其優(yōu)缺點了。

首先，從電路圖上可以很方便的看出一點明顯的區(qū)別，就是開關(guān)管的數(shù)量不同。半橋式電路的開關(guān)管數(shù)量少，成本也就相應(yīng)的低。全橋式電路有4只開關(guān)管，需要兩組相位相反的驅(qū)動脈沖分別控制兩對開關(guān)管，那就難免導(dǎo)致驅(qū)動電路的復(fù)雜。半橋式電路由于只有兩只管子，沒有同時通斷的問題，且其抗不平衡能力強，也就是說對duty的要求不是很高，所以驅(qū)動電路相對于全橋就簡單很多。

說到抗不平衡能力，我們可以再看一下上面的原理圖，當半橋式電路工作在120VAC時，電容中間的開關(guān)閉合，此時主要靠隔直電容Cb來解決不平衡的問題。產(chǎn)生磁通不平衡時，線路中會出現(xiàn)一個直流偏流，當這個直流偏流大到一定程度時就會出現(xiàn)磁通飽和，加了這個隔直電容，就可以使直流電不能通過，以達到抗不平衡的目的。從另一個方面來說，當沒有隔直電容時，會產(chǎn)生磁通不平衡，也就是鐵心中會有剩磁出現(xiàn)，磁通不能恢復(fù)到零，剩磁積累到一定程度導(dǎo)致鐵心飽和。而加了這個電容，當變壓器線圈續(xù)流能量過多時，就會給Cb充電（C1、C2兩端電壓一定，所以可吸收的能量也一定），使多余的能量不會儲存在線圈里，形成剩磁，從而解決磁通不平衡的問題。在這個時候，全橋與半橋的工作原理就很相似。當半橋電路工作在220VAC狀態(tài)時，就不需要隔直電容的存在了。因為此時兩個濾波電容中點的電壓是浮動的，它可以自動對兩邊的電路進行調(diào)節(jié)，以達到平衡。當在某一周期，電感續(xù)流給C2充電時，能量過多，C2兩端電壓就會偏高一點，本來會產(chǎn)生剩磁的能量就儲存在電容內(nèi)了，同時C1兩端電壓會相應(yīng)偏低一點，下一個周期C2放電時，由于duty不變，就不會把多余的能量全部釋放掉，也就是說，C2兩端的電壓仍會比正常值偏高一點，但已經(jīng)沒有高那么多了，接著是C1放電，由于它的電壓比正常值偏低，釋放的能量也會少一些，繼續(xù)使C2兩端電壓降低，直至達到一個新的平衡。簡單的說就是兩個電容把變壓器內(nèi)多余的能量自動進行分配，直至平衡，而不產(chǎn)生剩磁。

半橋和全橋電路的適用場合也不相同。我們可以先看一下變壓器原邊的電壓波形，半橋式電路變壓器原邊電壓為±1/2Vdc，而全橋式電路變壓器原邊電壓為±Vdc。P=V原邊*I輸入，要想輸出相同的功率，半橋式電路的輸入電流就要是全橋式電路的2倍；換句話說，如果他們的開關(guān)電流一樣，電源輸入電壓也相等，半橋式的輸出功率將是全橋式的一半。因此，半橋式電路不適用于大功率的逆變電路。而且，由于其輸入電壓電流的不同，變壓器的設(shè)計上也存在一定的區(qū)別，半橋式電路變壓器原邊線徑要粗一些，全橋式電路的原邊線圈匝數(shù)則要相對多一些。

半橋式電路和全橋式電路與其他電路相比還有一個共同的優(yōu)點，就是他們都不需要泄放電阻，漏感中儲存的能量會直接回饋給BUS。電路的效率就相對較高。

小結(jié)

以上是我們小組對半橋式電路和全橋式電路各方面差異點的比較，歸納起來，如下表所示，希望能夠?qū)δ娐返倪x用有所幫助：