电力电子ch9晶体管功率电路第2节full bridge

1、电力电子技术讲授：方式南京航空航天大学航空电源智能楼301室Tel: (025)84896662(O); 84894882(H);(Cell): ruanxb1第九章 晶体管功率电路9.1 单晶体管功率电路9.2 多晶体管功率电路9.3输出波形的和电压调节2第九章 晶体管功率电路9.1 单晶体管功率电路9.2 多晶体管功率电路9.3输出波形的和电压调节39.2.3(Full-Bridge)变换器逆变器方式)特点变换器的工作原理)工作原理)基本数量关系)元器件的设计和选择49.2.3(Full-Bridge)变换器逆变器方式)特点变换器的工作原理)工作原理)基本数量关系)元器件的设计和选择5逆变

2、器D1Q1Tr+uo_* N1N2UiD2Q26输出电平7Q3(D3)和Q4(D4)导通uN1 = 0Q1(D1)和Q2(D2)导通uN1 = UiQ2(D2)和Q3(D3)导通uN1 = + UiQ1(D1)和Q4(D4)导通不同负载时的输出电压波形 带不同负载时，输出电压不同! 8n 斜对角的晶体管同时开关。不同负载时的输出电压波形9带不同负载时，输出电压相同!n Q1和Q3 180°互补导通；n Q2和Q4 调制工作。不同负载时的输出电压波形10带不同负载时，输出电压相同!n Q1和Q3 180°互补导通；Q2和Q4 180°互补导通；n 两个桥臂移相工作。

3、9.2.3(Full-Bridge)变换器逆变器方式)特点变换器的工作原理)工作原理)基本数量关系)元器件的设计和选择11特点12特点n 续流二极管用来保护晶体管以避免反向击穿；n 晶体管电压应力为Ui；n 变压器初级电压幅值为Ui 。n 变压器是双向磁化。为了避免直流磁化导致铁心饱和，可以在变压器初级绕组中串入一个隔直电容。9.2.3(Full-Bridge)变换器逆变器方式)特点变换器的工作原理)工作原理)基本数量关系)元器件的设计和选择13变换器t0uN20t+urect_urect0tiLft0iDR1t0iDR2t0TonTs/2Ts14Q1 Q4Q2 Q3Q1 Q4 N2 UN1i

4、 N2 N1 UiIoQ1和Q4导通t0uN20turect0tiLft0iDR1t0iDR2t0TonTs/2Ts15u= N2 UrectNi1Q1 Q4Q2 Q3Q1 Q4 N2 UN1i N2 N1 UiIo所有晶体管截止LfDR1RLdt0+TrD1D2+iQ2Q1Lf*uN20uuoN21rectCf_t_*N1UiN22urect0tDDDR243QQ43iLft0iDR1N21iDR1 - N22iDR 2= 0t0iLf= i=ii+ i= iDR1DR 2DR2i2DR1DR 2Lft0TonTs/2Ts16urect = 0Q1 Q4Q2 Q3Q1 Q4 N2 N1 Ui

5、 N2 N1 UiIoQ2和Q3导通t0uN20turect0tiLft0iDR1t0iDR2t0TonTs/2Ts17u= N2 UrectNi1Q1 Q4Q2 Q3Q1 Q4 N2 UN1i N2 N1 UiIo所有晶体管截止LfDR1RLdt0+TrD1D2+iQ2Q1Lf*uN20uuoN21rectCf_t_*N1UiN22urect0tDDDR243QQ43iLft0iDR1N21iDR1 - N22iDR 2= 0t0iLf= i=ii+ i= iDR1DR 2DR2i2DR1DR 2Lft0TonTs/2Ts18urect = 0Q1 Q4Q2 Q3Q1 Q4 N2 N1 Ui

6、 N2 N1 UiIo9.2.3(Full-Bridge)变换器逆变器方式)特点变换器的工作原理)工作原理)基本数量关系)元器件的设计和选择19特点DR1D1D2Trt0Q2Q1*uN20N21*tN1U*iN22urect0D4D3tQ4DR2Q3iLft0iDR1t0iDR2t0TonTs/2Ts20LfRLd+i+LfurectCfuo_n 输出整流电压的占空比可以大于0.5。n 输出整流电压的脉动频率是开关频率的2倍；n 变换器是一个式的Buck变换器；Q1 Q4Q2 Q3Q1 Q4N2 UN1i N2 N1 UiIo输入输出关系LfDR1RLdD1D2Tr+t0Q2+uQ1iLf*u

7、uN20oN21rectCf_*_tN1U*iN22urect0D4D3tQ4DR2Q3iLft0iDR1t0iDR2t0TonTs/2Ts21U= N2 UTon= N2 ×U × DoNi T2Ni1s1式中： D = TonTs2Q1 Q4Q2 Q3Q1 Q4N2 UN1i N2 N1 UiIo9.2.3(Full-Bridge)变换器逆变器方式)特点变换器的工作原理)工作原理)基本数量关系)元器件的设计和选择22晶体管和反并二极管LfDR1RLdD1D2Tr+t0Q2+uQ1iLf*uuN20oN21rectCf_*_tN1U*iN22urect0D4D3tQ4DR

8、2Q3iLft0iDR1t0iDR2t0TonTs/2Ts23I= N2 (I+ 1 DI)Q maxNo2Lf1UQ = UiID max = IQ max (考虑漏感时)UD = UiQ1 Q4Q2 Q3Q1 Q4N2 UN1i N2 N1 UiIo输出二极管LfDR1RLdD1D2+Trt0Q2+uQ1iLf*uuN20oN21rectCf_*_tN1U*iN22urect0D4D3tQ4DR2Q3iLft0iDR1t0iDR2t0TonTs/2Ts24IDR1max = IDR 2 max = Io + 1 DILf2IDR1av = IDR 2av = 1 Io2I= I=1 

9、33;T I 2 + (T - 2T)( 1 I )2 ùDR1rmsDR 2rmsT ë on oson2 oûs= 1 Io1+ D2U= U= 2 × N2 × Ui = N2 ×UDR1DR1N2Ni11Q1 Q4Q2 Q3Q1 Q4N2 UN1i N2 N1 UiIo输出滤波器LfDR1RLdD1D2+Trt0Q2+uQ1iLf*uuN20oN21rectCf_*_tN1U*iN22urect0D4D3tQ4DR2Q3iLft0iDR1t0iDR2t0TonTs/2Ts25Lf和Cf的设计与Buck变换器类似。Q1 Q4Q2

10、 Q3Q1 Q4N2 UN1i N2 N1 UiIo9.2.4 Buck型变换器的比较26Buck型变换器的比较27R2注：K0是变压器初、次级绕组匝比。ConverterTopologyWinding RatioCurrent StressVoltage StressNo of SwitchesTotal Power of SwitchesSingle- Switch ForwardLfTr DR1RLd+*Vo_*VinQ1D1K0Io/K0Dual- Switch ForwardDQTD1LfR11rLd+Vin*VDCfo2-Q2D2K0Io/K0Push- PullT DR1LfRrLd*+Q1CVo*f-*Q2Vin*DR22K0Io/(2K0)Half- BridgeCD1T DR1LfRd1rLdQ*+1*VV