基于全桥逆变!全桥整流方案车载开关电源的研究与实现

时间：2025-04-19

基于全桥逆变!全桥整流方案车载开关电源的研究与实现

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基于全桥逆变!全桥整流方案车载开关电源的研究与实现

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上海交通大学电气工程系!上海"##"$#%

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摘

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黄春春

杨喜军

张哲民

姜建国

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要：为了适应车载用电设备的需求，采用全桥逆变8高频变压8全桥整流方案设计了"$9:&输入、""#9:&输出、额定输出功率

给出了高频变压器的设计过程。在详细分析全桥逆变工作原理的基础上，提出了实际设计中的注意事;##<的:&8:&变换器，

项。实验结果表明该方案是一种理想的车载:&8:&变换器设计方案。

关键词：车载开关电源全桥逆变高频变压全桥整流

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R文献标识码SW

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3引言

随着现代汽车用电设备种类和功率等级的增加，所需要电源

的型式越来越多，包括交流电源和直流电源。这些电源均需要采用开关变换器将蓄电池提供的["$9:&的直流电压经过:&8:&变换器提升为[""#9:&或更高等级的电压，后级再经过:&8L&变换器转换为工频交流电源或变频调压电源。对于前级:&8:&变换器，又包括高频:&8L&逆变部分、高频变压器和L&8:&整流部分，不同的组合适应不同的输出功率等级，变换性能也有所不同。鉴于此，全桥逆变电路以其结构简单、变压器绕组和磁芯利用率高等优点得到了广泛应用，尤其是输入侧低压大电流的中小功率场合；全桥整流电路也具有电压利用率及支持输出功率较高等特点，因此采用全桥逆变8高频变压器8全桥整流方案设计"$9:&输入、额定输出功率;##<的:&8:&变换器，并设计""#9:&输出、出相应的高频变压器。

变压器原边，并通过变压器耦合，在副边得到交流高频高电压，再经过由反向快速恢复二极管>]:构成的全桥整流、滤波后得到所期望的直流高电压。关于详细的原理描述参见文献RXS。

全桥逆变电路的主要优点：高频变压器只需要一个原边绕组，通过正、反向的电压得到正、反向磁通，再在副边采用全桥整流输出，变压器铁心和绕组得到最佳利用，使效率、功率得到提高RXS。全控型开关器件在相对较为安全的情况下工作，在一般情况下最大的反向电压不会超过电源电压*&。

全桥逆变电路的主要缺点：需要功率元件较多。在导通的回路上，至少有两个管压降，因此功率损耗也比推挽逆变电路大X倍。另外，在能量恢复过程中，由于具有四个二极管，损耗相应增加。

=全桥逆变的工作原理

图X给出了全桥逆变8高频变压8全桥整流:&8:&变换器

的基本电路拓扑。四个全控型开关器件OX、O"、OY与O$构成全桥逆变电路的两组桥臂。其中对角线上的两个开关器件工作状态相同，即同时关断、同时导通。开关器件OX、O$与变压器原边构成一组回路，开关器件O"、通过OY与变压器原边原边构成另一组回路。触发脉冲控制四个开关器件，使得两条回路以相同的开关频率交替导通，且每个开关器件的占空比均小于;#\，留出一定死区时间以避免两条回路同时导通，也就是避免变压器原边短路。由前级全桥逆变将输入直流低电压逆变为交流高频低电压，送至高频

>高频变压器的设计

全桥变换器的变压器设计相对比较容易一些，两个半周期都

用同一个原边绕组，磁芯和绕组使用率都很高RXS。

原边供电电压*&^"$9，副边为全桥整流电路，期望输出电压输出电流2(^;##<，开关频率3.^;#_,‘，初定变压器*(^""#9，

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