改進(jìn)型高頻雙半波整流電路

摘要：分析傳統(tǒng)雙半波整流電路的工作原理和存在的問題，提出并分析改進(jìn)型高頻雙半波整流電路的原理及其優(yōu)點(diǎn)，解決傳統(tǒng)雙半波整流電路中存在的問題。

關(guān)鍵詞：雙半波整流續(xù)流

Improved Double Half Wave Rectifier

Abstract： This paper analyses the working principle and raised proplem of full wave rectifier,producing and analysing improved double half wave rectifier principle and advantage and gives an approach to sloging the raised problem in full wave rectifier circuit.

Keywords: double half wave rectifier, free wheel

中圖法分類號(hào)：TM461文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0219?2713(2000)11?588?02

1引言

在低壓輸出的推挽、橋式、半橋式開關(guān)電源電路中，變壓器的次級(jí)多采用傳統(tǒng)型雙半橋整流電路。但該電路中變壓器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且要求變壓器的容量相對較大。本文介紹的改進(jìn)型雙半波整流電路能實(shí)現(xiàn)對推挽、橋式、半橋式等電路結(jié)構(gòu)的簡化并提高隔離變壓器利用率。下面對比分析兩種整流電路的工作原理。

2傳統(tǒng)雙半波整流電路

傳統(tǒng)雙半波整流電路中變壓器次級(jí)線圈中心抽頭接輸出負(fù)端。中心抽頭將次級(jí)線圈分成為兩個(gè)極性相反的電勢源和漏感。但是它們的磁結(jié)構(gòu)卻不能達(dá)到理想狀態(tài)，而且兩個(gè)漏感由于不可能完全相等而產(chǎn)生的起始偏差對電路的正常工作有很大影響。另外，隔離變壓器的初級(jí)線圈因續(xù)流而短路，這期間續(xù)流對次級(jí)線圈中的電流分配也有影響。以上這些都是傳統(tǒng)雙半波整流應(yīng)注意的問題。

這種電路的工作原理及其工作過程如下：

　　根據(jù)圖1所示，在每一個(gè)工作周期的正半周的有效期間，VD1處于導(dǎo)通狀態(tài)，VD2為阻斷狀態(tài)。通過電感LO的電流ILO流過N21，而N22上無電流。在續(xù)流期間，N21、N22兩端電壓為0。理論上，輸出電流應(yīng)在次級(jí)線圈N21、N22之間均勻分布。但實(shí)際上，由于漏感與實(shí)際的磁路結(jié)構(gòu)有關(guān)，輸出電流在N21、N22之間不可能是均勻分配的。

N21釋放出大部分能量，I21減小，N22通過漏感和其有效電壓使電流增加，從而完成續(xù)流過程。在負(fù)半周的有效期間VD1處于阻斷，VD2導(dǎo)通，N22、VD2承擔(dān)LO上所有電流。再下一個(gè)續(xù)流期間，N21、N22兩端電壓又都變?yōu)?，與上述的續(xù)流期間一樣N22釋放電流（主要波形見圖2）。

由上述分析可知：N21、N22不僅在續(xù)流期間供給負(fù)載電流，而且各線圈在相連的二極管導(dǎo)通時(shí)也提供負(fù)載電流。這樣，不僅增加了線圈的電流有效值使變壓器容量加大，而且兩線圈的磁路結(jié)構(gòu)不同也會(huì)造成其電流值與理論值有較大差異。

3改進(jìn)型雙半波整流電路

為了完成從傳統(tǒng)雙半波整流到改進(jìn)型雙半波整流的轉(zhuǎn)化，可以利用單端正激型變換器的工作原理，把變壓器的工作過程分解為兩個(gè)部分，即正半周工作過程和負(fù)半周工作過程。這樣可得到圖3所示電路，即改進(jìn)型雙半波整流電路。它是由一個(gè)沒有抽頭的變壓器次級(jí)線圈、兩個(gè)相同的整流二極管、兩個(gè)獨(dú)立相同的濾波電感和與傳統(tǒng)雙半波整流電路相同的濾波電容所組成。

圖1傳統(tǒng)雙半波整流電路

圖2傳統(tǒng)雙半波整流電路波形

圖3改進(jìn)型雙半波整流電路

圖4改進(jìn)型雙半波整流電路波形

該電路的工作過程為：在每個(gè)工作周期的正半周有效期間，變壓器次級(jí)線圈兩端電壓U2為正，VD1正偏導(dǎo)通，VD2反偏阻斷，VD1同時(shí)處于整流和續(xù)流工作狀態(tài)。L1通過VD1、通路續(xù)流放電。L2的電流流過變壓器的次級(jí)線圈，與VD1、C形成閉合回路。輸出電流是兩個(gè)濾波電感電流IL1、IL2的直流分量的總和。變壓器在正半周有效期間內(nèi)只流過了負(fù)載電流的一半，L1兩端電壓UL1為負(fù)值，IL1逐漸減小，UL2為正，IL2增加。正半周有效期間過后，隨之而來的是一個(gè)續(xù)流間隔，U2電壓為0，I2迅速下降到0。VD2導(dǎo)通形成L2的續(xù)流通路，IL1繼續(xù)減小，UL2變?yōu)樨?fù)值，IL2隨之減小。在負(fù)半周有效期間到來時(shí)，變壓器次級(jí)線圈電壓U2變?yōu)樨?fù)，VD2處于正偏導(dǎo)通，VD1反偏阻斷。同理，VD2也同時(shí)具有整流和續(xù)流的作用，變壓器次級(jí)線圈上電流I2迅速改變方向，其大小等于L1上的電流值IL1。VD2整流過程中，變壓器次級(jí)線圈、VD2、C及L1構(gòu)成回路，L1兩端電壓UL1變正，L1儲(chǔ)能，電流IL1開始增加。L2通過VD2續(xù)流釋放儲(chǔ)能，IL2電流下降，當(dāng)U2再次為0時(shí)，又一次續(xù)流開始，L1兩端電壓UL1變負(fù)，使IL1減少，L2的電流仍保持下降。然后重復(fù)上述過程（主要波形如圖4）。

4對比分析

從傳統(tǒng)雙半波整流和改進(jìn)型雙半波整流電路的工作原理分析比較中可以看出，后者不需要中心抽頭，也就省了由于中心抽頭帶來的匝數(shù)和磁結(jié)構(gòu)不均衡現(xiàn)象。從而消除了因磁結(jié)構(gòu)不對稱造成的次級(jí)線圈中直流分量不能抵消而產(chǎn)生的直流磁化問題。并且減小了變壓器的容量，簡化電路的結(jié)構(gòu)，并且降低了功耗，減小了變壓器的尺寸。改進(jìn)型雙半波整流電路中二極管和濾波電容的應(yīng)力都與傳統(tǒng)雙半波整流相同，只是附加了一個(gè)濾波電感，每個(gè)濾波電感上的電流僅為輸出電流的一半。兩個(gè)濾波電感上的紋波電流相互抵消或部分抵消，這樣可以減小濾波電容的容量或減小濾波電感的電感量，而且其變壓器次級(jí)線圈承擔(dān)大約一半的輸出電流，次級(jí)線圈電流容量減小為前者的，如果考慮續(xù)流，則可繼續(xù)減小約7％。因此，改進(jìn)型雙半波整流技術(shù)為使用推挽、橋式、半橋式電路提供了一更為簡單的電路結(jié)構(gòu)。