高能量转换效率电源的半桥拓扑和拓扑结构

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　　高能量转换效率电源的半桥拓扑和拓扑结构：半桥转换器可以满足更高输出功率的要求。半桥转换器可进行两个四象限操作，降低了原边FET的电流应力，这一点类似于双开关前向转换器。变压器的结构和输出整流比前向拓扑的更为复杂，同前向转换器一样，半桥转换器的开关损耗也是一个很大的问题。
　　在商用的高容量系统中采用拓扑其原因是：更高的效率要求和新型的IC使得这些拓扑结构具有了很好的成本效益。有源钳位前向拓扑是一种软开关拓扑，虽然看起来像传统的前向拓扑，但一直以来都被认为难以部署，因此基本上只在非常特定的高功率应用中采用，主要是电信行业。
　　在主开关关断的整个时间段内，用与辅助开关并联的电容器对变压器进行复位，避免了在单开关前向设计中的死区时间问题。由于低开关损耗和大于50%的占空比，这种拓扑在整个负载范围内都能实现很高的效率。在扩展的占空比下工作降低了原边电流，减小了开关管上的应力，而且还具有自驱动的同步整流。这种拓扑可以使用低电压也是低成本的MOSFET，在同步整流中是很好的选择。采用有源钳位器件和控制有源钳位FET看起来会增加复杂度，但由于无须采用缓冲器、复位电路，对开关管的各项要求降低了，会抵消所增加的复杂度。
　　先进IC极大简化了这种拓扑的部署，在高容量应用中采用这种拓扑可有效地降低器件成本。然而，与双开关前向或半桥转换器相比，有源钳位前向拓扑还是需要较高电压等级的开关管。
　　LLC谐振拓扑是最适合需要高输出电压的LCD和等离子电视等应用的技术，与有源钳位拓扑相似，这种拓扑也是一种软开关拓扑，可以实现非常高的效率。这种拓扑不需要电感，从而降低了成本和尺寸，在原边器件上的应力也减小了。这种拓扑也有一些缺点，包括非常复杂的电磁设计、变化的频率和输出电容器中的高纹波电流，而且较难实现宽输入电压。
　　● 原边开关管：对300～400Vdc的输入电压，有源钳位拓扑的原边峰值电流是最低的。1-Sw和2-Sw前向拓扑的等效电流与有源钳位拓扑的电流相近，但由于MOSFET电压等级不同，使得导通损耗要高一些。
　　● 谐振半桥转换器的直流二次侧整流器电压应力是最低的，其次是有源钳位转换器，然后是1-Sw和2-Sw前向转换器。由于开关尖峰的原因，传统拓扑中的二次侧应力还要高。
　　● 由于不需要输出电感，谐振半桥拓扑的电磁设计显然比较简单，然而，变压器的设计难度会大大增加。与传统的前向转换器相比，有源钳位转换器的输出电感的尺寸要小13%左右。
　　● 谐振半桥转换器的输出电容器的电流纹波是最高的。
　　● 有源钳位前向转换器可以实现很高的开关频率（200～300kHz），而硬开关拓扑的开关频率通常低于150kHz。谐振半桥转换器的开关频率是可变的，在满负载和低输出电压情况下，典型的最低频率一般设定在60～70kHz，最高频率可以达到数百千赫兹。
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