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山西如果开关电源输出端使用全波整流(包括桥式和抽头式)会如何?

时间:2023-07-03 21:10:28 点击:13152次

首先说明一点:对于题主的问题,怎么振荡、产生pwm、反馈控制并不重要,重要的是开关电源的拓扑。

接着来讨论题主的问题:

①不同拓扑中变压器的作用不一样,反激拓扑将变压器用作储能器件,变压器作用类似电感。而正激类(单管正激、双管正激、推挽、半桥、全桥)拓扑利用变压器本身传输能量和转换电压的特性,储能的特性对于正激拓扑来说反而是不需要的,因而每个周期都需要将变压器中的能量(励磁)放掉(伏秒数平衡),以避免磁芯积攒过高能量发生饱和。

②有些拓扑的变压器副边就应该使用全波整流,如推挽、半桥、全桥拓扑,但一般都是中心抽头;

③全桥整流要用4个二极管,成本高,且副边电流要经过两个二极管,损耗高,因此大多数场景下没有应用价值;

④逆变器中的推挽升压电路是为数不多会使用全桥整流的场景,因为输出电压高达几百伏,多一个二极管压降增加的损耗忽略不计,而变压器副边匝数可以减少一半,可以减少大量漆包线的成本;(比如逆变器上用的全桥整流的升压变压器匝比为(3+3):100,如果用中心抽头就要(3+3):(100+100)了)

⑤单管正激、双管正激拓扑,使用全波整流没有意义,因为到次级的电压根本就没有负半周,只有正半周,半波整流刚好,没有必要画蛇添足。

⑥反激不可使用全波整流。

关于反激需要详细讲讲,因为图一图二这种就都是反激电源。

反激电源由于器件非常少,核心器件就一个变压器、一个开关管、一个二极管,因此非常适合于小功率电源使用,这也就是为什么题主觉得大多数电源都是这样的。但实际并不是,大功率电源比如电脑电源并不会使用反激拓扑。

反激拓扑有明显的特征:①变压器原副边极性相反;②次级二极管后无电感,直接跟着大滤波电容。

思考反激一个周期内的工作过程,在开关管导通时初级通过原边向变压器磁芯储存能量,在开关管关闭时变压器磁芯则通过副边向次级释放能量,其原理与boost电路一致,只不过boost原副边共用一个线圈。二极管在反激的作用是,在开关管导通时阻止变压器副边的电流,这也正是不能使用全波整流的原因。

如果将反激的次级魔改为全桥整流,就会变成一种正激+反激的奇怪电路,此时要比较两种拓扑下谁输出电压更高,谁就会block住另一种拓扑。因此在小占空比或重载时表现为正激,在轻载或大占空比下表现为反激。这种四不像拓扑在一些文献中也有说明。

对于图三中两个电路,不考虑振荡电路,只分析拓扑:

图三上的电路,就是前文讲的魔改造拓扑,其正激输出电压因为电感电容位置不对(电感加了等于没加),固定为输入电压/匝比;反激输出电压与魔改前一致。最终实际输出电压则是两者中的较大值。

图三下边的电路,差一点就是标准的推挽拓扑,“差的一点”是二极管后的滤波电容多余,需要去掉,否则不能调压。但推挽拓扑本身就应该采用全波整流,而抽头或全桥整流从原理上都是可以的。


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