半橋拓撲與全橋拓撲的詳細對比

半橋拓撲分析

半橋逆變式功率轉換主電路的形式如下圖所示：

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

全橋拓撲分析

全橋逆變功率轉換主電路與板橋電路的區別就是，用另外兩個同樣的開關管代替兩只電容，即由4只開關管組成逆變開關電路，同樣分析時序電路，可得開關管所需耐壓為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，就可以比較其優缺點了。

首先，從電路圖上可以很方便的看出一點明顯的區別，就是開關管的數量不同。半橋式電路的開關管數量少，成本也就相應的低。全橋式電路有4只開關管，需要兩組相位相反的驅動脈沖分別控制兩對開關管，那就難免導致驅動電路的復雜。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，電容中間的開關閉合，此時主要靠隔直電容Cb來解決不平衡的問題。產生磁通不平衡時，線路中會出現一個直流偏流，當這個直流偏流大到一定程度時就會出現磁通飽和，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，會產生磁通不平衡，也就是鐵心中會有剩磁出現，磁通不能恢復到零，剩磁積累到一定程度導致鐵心飽和。而加了這個電容，當變壓器線圈續流能量過多時，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節，以達到平衡。當在某一周期，電感續流給C2充電時，能量過多，C2兩端電壓就會偏高一點，本來會產生剩磁的能量就儲存在電容內了，同時C1兩端電壓會相應偏低一點，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多余的能量自動進行分配，直至平衡，而不產生剩磁。

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，變壓器的設計上也存在一定的區別，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

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，希望能夠對您電路的選用有所幫助：