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【原創】移相全橋學習筆記

由于工作關系,最近開始接觸移相全橋電源,由于以前沒有接觸過這個方面的電源,所以對于原理與實踐經驗全部是一片空白,開這個帖子的目的是將我的學習過程與體會跟大家一起分享,在這個過程中,也許會存在著一些錯誤的理解或偏激的觀點,到時要請大家不吝指出,并幫我加以改正,總之,這將是一個跟大家共同提高的過程。

我在網上搜索過,有關于移相全橋的工作原理闡述的文章很少,這也是我開這個帖子的另一個原因。

需要說明的一點,所有的圖紙我都是自己親手用PROTEL99畫的,跟專業的軟件可能有些出入,大家將就著看吧

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2011-12-05 20:47

在早期的大功率電源(輸出功率大于1KW)應用中,硬開關全橋(Full-Bridge)拓撲是應用最為廣泛的一種,其特點是開關頻率固定,開關管承受的電壓與電流應力小,便于控制,特別是適合于低壓大電流,以及輸出電壓與電流變化較大的場合。但受制于開關器件的損耗,無法將開關頻率提升以獲得更高的功率密度。例如:一個5KW的電源,采用硬開關全橋,即使效率做到92%,那么依然還有400W的損耗,那么每提升一個點的效率,就可以減少50W的損耗,特別在多臺并機以及長時間運行的系統中,其經濟效益相當可觀。

隨后,人們在硬開關全橋的基礎上,開發出了一種軟開關的全橋拓撲——移相全橋(Phase-Shifting Full-Bridge Converter,簡稱PS FB),利用功率器件的結電容與變壓器的漏感作為諧振元件,使全橋電源的4個開關管依次在零電壓下導通(Zero voltage Switching,簡稱ZVS),來實現恒頻軟開關,提升電源的整體效率與EMI性能,當然還可以提高電源的功率密度。
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2011-12-05 20:52

 

上圖是移相全橋的拓撲圖,各個元件的意義如下:

Vin:輸入的直流電源

T1-T44個主開關管,一般是MOSFETIGBT

        T1,T2稱為超前臂開關管,T3,T4稱為滯后臂開關管

C1-C44個開關管的寄生電容或外加諧振電容

D1-D44個開關管的寄生二極管或外加續流二極管

VD1,VD2:電源次級高頻整流二極管

TR:移相全橋電源變壓器

Lp:變壓器原邊繞組電感量

Ls1,Ls2:變壓器副邊電感量

Lr:變壓器原邊漏感或原邊漏感與外加電感的和

Lf:移相全橋電源次級輸出續流電感

Cf: 移相全橋電源次級輸出電容

     RL: 移相全橋電源次級負載

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2011-12-05 20:54
PS FB一個周期可以分為12中工作模態,其中正負半周期是對應的關系,只不過改變的是電流在橋臂上的流向,下面我們首先來分析這12個工作模態的情況,揭開移相全橋的神秘面紗。
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2011-12-05 20:54
@心中有冰
PSFB一個周期可以分為12中工作模態,其中正負半周期是對應的關系,只不過改變的是電流在橋臂上的流向,下面我們首先來分析這12個工作模態的情況,揭開移相全橋的神秘面紗。
  
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2011-12-05 20:55
@心中有冰
PSFB一個周期可以分為12中工作模態,其中正負半周期是對應的關系,只不過改變的是電流在橋臂上的流向,下面我們首先來分析這12個工作模態的情況,揭開移相全橋的神秘面紗。
  
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2011-12-05 20:56

辛苦了!冰版。

這個暫時還用不到,標記!以后肯定會需要。

頂起!

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2011-12-05 20:57
@心中有冰
PSFB一個周期可以分為12中工作模態,其中正負半周期是對應的關系,只不過改變的是電流在橋臂上的流向,下面我們首先來分析這12個工作模態的情況,揭開移相全橋的神秘面紗。
  
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2011-12-05 20:58
@心中有冰
PSFB一個周期可以分為12中工作模態,其中正負半周期是對應的關系,只不過改變的是電流在橋臂上的流向,下面我們首先來分析這12個工作模態的情況,揭開移相全橋的神秘面紗。
  
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2011-12-05 20:58
@心中有冰
PSFB一個周期可以分為12中工作模態,其中正負半周期是對應的關系,只不過改變的是電流在橋臂上的流向,下面我們首先來分析這12個工作模態的情況,揭開移相全橋的神秘面紗。
  
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2011-12-05 20:59
@心中有冰
PSFB一個周期可以分為12中工作模態,其中正負半周期是對應的關系,只不過改變的是電流在橋臂上的流向,下面我們首先來分析這12個工作模態的情況,揭開移相全橋的神秘面紗。
  
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2011-12-05 20:59
@心中有冰
PSFB一個周期可以分為12中工作模態,其中正負半周期是對應的關系,只不過改變的是電流在橋臂上的流向,下面我們首先來分析這12個工作模態的情況,揭開移相全橋的神秘面紗。
  
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2011-12-05 21:00
@心中有冰
PSFB一個周期可以分為12中工作模態,其中正負半周期是對應的關系,只不過改變的是電流在橋臂上的流向,下面我們首先來分析這12個工作模態的情況,揭開移相全橋的神秘面紗。
   
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2011-12-05 21:00
@心中有冰
PSFB一個周期可以分為12中工作模態,其中正負半周期是對應的關系,只不過改變的是電流在橋臂上的流向,下面我們首先來分析這12個工作模態的情況,揭開移相全橋的神秘面紗。
  
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cheng111
LV.11
15
2011-12-05 21:01
標記學習。
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2011-12-05 21:01
@心中有冰
PSFB一個周期可以分為12中工作模態,其中正負半周期是對應的關系,只不過改變的是電流在橋臂上的流向,下面我們首先來分析這12個工作模態的情況,揭開移相全橋的神秘面紗。
  
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2011-12-05 21:02
@心中有冰
PSFB一個周期可以分為12中工作模態,其中正負半周期是對應的關系,只不過改變的是電流在橋臂上的流向,下面我們首先來分析這12個工作模態的情況,揭開移相全橋的神秘面紗。
  
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2011-12-05 21:02
@心中有冰
PSFB一個周期可以分為12中工作模態,其中正負半周期是對應的關系,只不過改變的是電流在橋臂上的流向,下面我們首先來分析這12個工作模態的情況,揭開移相全橋的神秘面紗。
  
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2011-12-05 21:06
@心中有冰
PSFB一個周期可以分為12中工作模態,其中正負半周期是對應的關系,只不過改變的是電流在橋臂上的流向,下面我們首先來分析這12個工作模態的情況,揭開移相全橋的神秘面紗。
12個工作模態我先用用圖紙的方式呈現出來了,為了便于分析,我省略了次級繞組的回路分析,等我稍微有時間我會將每個模態的詳細分析放上來。
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2011-12-05 21:07
@心中有冰
PSFB一個周期可以分為12中工作模態,其中正負半周期是對應的關系,只不過改變的是電流在橋臂上的流向,下面我們首先來分析這12個工作模態的情況,揭開移相全橋的神秘面紗。

 

這個波形圖也是我用PROTEL99畫的,下面的分析會用到

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ncy231
LV.7
21
2011-12-05 22:46
@心中有冰
[圖片] 這個波形圖也是我用PROTEL99畫的,下面的分析會用到
冰版V5!先頂一下,慢慢學習
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2011-12-06 09:19
@cheng111
標記學習。
辛苦辛苦!愿與冰版端茶遞水
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lxgmvp
LV.7
23
2011-12-06 09:25

這個必須頂!

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zq2007
LV.11
24
2011-12-06 09:28
@心中有冰
[圖片] 上圖是移相全橋的拓撲圖,各個元件的意義如下:Vin:輸入的直流電源T1-T4:4個主開關管,一般是MOSFET或IGBT       T1,T2稱為超前臂開關管,T3,T4稱為滯后臂開關管C1-C4:4個開關管的寄生電容或外加諧振電容D1-D4:4個開關管的寄生二極管或外加續流二極管VD1,VD2:電源次級高頻整流二極管TR:移相全橋電源變壓器Lp:變壓器原邊繞組電感量Ls1,Ls2:變壓器副邊電感量Lr:變壓器原邊漏感或原邊漏感與外加電感的和Lf:移相全橋電源次級輸出續流電感Cf:移相全橋電源次級輸出電容    RL:移相全橋電源次級負載
冰版,Lt是什么繞組?
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zq2007
LV.11
25
2011-12-06 09:30
@心中有冰
 [圖片] 
樓上的Lk是變壓器漏感嗎?
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zq2007
LV.11
26
2011-12-06 09:32
@心中有冰
12個工作模態我先用用圖紙的方式呈現出來了,為了便于分析,我省略了次級繞組的回路分析,等我稍微有時間我會將每個模態的詳細分析放上來。
冰版,樓上的12附圖說明的是什么問題,不是很明白,是工作狀態嗎?
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2011-12-06 09:35
@心中有冰
[圖片] 這個波形圖也是我用PROTEL99畫的,下面的分析會用到

冰版的新帖也 嘎嘎

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2011-12-06 09:38
@zq2007
冰版,Lt是什么繞組?
沒有LT繞組吧?你再仔細看看
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yhr468
LV.2
29
2011-12-06 09:59

期待中

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26308497
LV.7
30
2011-12-06 10:10
@yhr468
期待中

先頂起

 

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2011-12-06 10:21
@26308497
先頂起 
頂下
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