全桥及推挽拓扑分析.ppt

Full bridge topology 隔 离 型 的 大 功 率 D C – D C 拓 扑 Full bridge topology analysis Full bridge 电路是一种隔离型电路,典型的DC-AC变换 topology。在UPS中常用于大功率DC-DC变换的中间环节。此电路具有的优点为：对相同的输出功率而言，此topology中的变压器结构相对简单，体积较小（因变压器 的初，次级只需用一组线圈，无需抽头）。但此电路的MOSFET较多，且上下管驱动线路必须隔离，因此电路稍嫌复杂，成本相对较高。 该电路存在着两种工作模式,一种为电流连续模式,另一种为电流断续模式. 一、工作原理：此topology中互为对角的两个MOSFET同时导通,同一侧半桥上下的两个MOSFET交替导通，输入的直流电压逆变为幅值同输入电压相同的交流电压,加在变压器一次侧线圈W1,再通过变压器传递能量到二次侧线圈W2，线圈W2上的交流电压经过四个 Full bridge topology analysis 二极管全桥整流为直流电压，直流电压再经电感L和电容C滤波输出。 二、电路的传输特性(连续模式)（设变压器1PIN和5PIN为同名端） 1、当MOSFET Q1，Q3 导通时,此时MOSFET Q2，Q4截止.输入电能经Q1，Q3对变压器一次侧线圈W1充电，线圈W1电流增长。由于变压器能量传递，在二次侧线圈W2产生相应的电能，W2产生的电能经D2，D4，滤波电容C和R LOAD再对电感L充电，电感L电流增长。 2、当MOSFET Q1，Q3进入截止状态 ，MOSFET Q2，Q4仍处于截止时，变压器线圈W1此时无电流通过，电流为零。电感L上的电流由于不能突变，因此电感L仍然通过D1，D2。D3，D4续流。每个二极管流过的电流刚好是电感电流的一半。电感L上的电流逐渐减小. 假若电路在理想工作状态下, 二极管压降忽略，变压器为理想变压器，电感L释放的能量和储存的能量相同,根据伏特-秒原理,故有: (Vin*W2/W1-Vo)*ton1 =Vo*ts1------（1） 3、 MOSFET Q1，Q3处于截止状态 ， MOSFET Q2，Q4导通时,输入电能经Q2，Q4对变压器一次侧线圈W1充电，线圈W1电流增长。由于变压器能量传递， Full bridge topology analysis 在二次侧线圈W2产生相应的电能，W2产生的电能经D1，D3，滤波电容C和R LOAD再对电感L充电，电感L电流增长。 4、MOSFET Q1，Q3处于截止状态 ，MOSFET Q2，Q4再次进入截止时，变压器线圈W1此时无电流通过，电流为零。电感L上的电流由于不能突变，因此电感L仍然通过D1，D2,D3，D4续流。电感L上的电流逐渐减小。 同样，由于电感L释放的能量和储存的能量相同,根据伏特-秒原理,故有： (Vin*W2/W1-Vo)*ton2=Vo*ts2------（2） Full bridge topology analysis 将（1）式+（2）式，有： (Vin*W2/W1-Vo) *（ton1+ton2)= Vo*(ts1+ts2) 因：T=ton1+ton2+ts1+ts2, D= (ton1+ton2)/T 因MOSFET Q1，Q3与Q2，Q4导通时间对称，则输出电压有： Vo=Vin*D*W2/W1 每个二极管承受的反向电压为次级线圈W2的电压： Ur=Vin*W2/W1=Vo/D. 为避免上下臂MOSFET同时导通而造成短路损坏MOSFET，每个MOSFET的DUTY不应超过50%，且留有裕量. 三、电路的传输特性(断续模式) 对于断续模式，电路在一个开关周期内相继经历六个时段，其分别为: 1、 MOSFET Q1，Q3 导通时段(ton1), W2产生的电能经D2，D4，滤波电容C和R Full bridge topology analysis LOAD再对电感L充电，电感L电流增长。 2、MOSFET Q1，Q2，Q3，Q4均处于截止状态 ，线圈W1中的电流为零,电感L通过二极管D1,D2,D3,D4续流时段（ts1)，电感L的电流逐渐下降,并降到为零. 3、 MOSFET Q1，Q2，Q3，Q4仍处于截止状态 ，电感电流保持为零时段（ts2)，此时,电容C向R LOAD充电. 4、MOSFET Q2，Q4导通时段(ton2), W2产生的电能经D1，D3，滤波电容C和R LOAD再对电感L充电，电感L电流增长。 5、 MOSFET Q1，Q2，Q3，Q4均处于截止状态 ，电感L