開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)（連載42）半橋式變壓器開關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)

1-8-2-6．半橋式變壓器開關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)

半橋式變壓器開關(guān)電源與推挽式變壓器開關(guān)電源一樣，由于兩個(gè)開關(guān)管輪流交替工作，相當(dāng)于兩個(gè)開關(guān)電源同時(shí)輸出功率，其輸出功率約等于單一開關(guān)電源輸出功率的兩倍。因此，半橋式變壓器開關(guān)電源輸出功率很大，工作效率很高，經(jīng)橋式整流或全波整流后，輸出電壓的電壓脈動(dòng)系數(shù)Sv和電流脈動(dòng)系數(shù)Si都很小，僅需要很小的濾波電感和電容，其輸出電壓紋波和電流紋波就可以達(dá)到非常小。

半橋式變壓器開關(guān)電源最大的優(yōu)點(diǎn)是，對兩個(gè)開關(guān)器件的耐壓要求比推挽式變壓器開關(guān)電源對兩個(gè)開關(guān)器件的耐壓要求可以降低一半。因?yàn)?，半橋式變壓器開關(guān)電源兩個(gè)開關(guān)器件的工作電壓只有輸入電源Ui的一半，其最高耐壓等于工作電壓與反電動(dòng)勢之和，大約是電源電壓的兩倍，這個(gè)結(jié)果正好是推挽式變壓器開關(guān)電源兩個(gè)開關(guān)器件耐壓的一半。因此，半橋式變壓器開關(guān)電源主要用于輸入電壓比較高的場合，一般電網(wǎng)電壓為交流220伏供電的大功率開關(guān)電源大部分都是用半橋式變壓器開關(guān)電源。

半橋式開關(guān)電源的變壓器初級(jí)線圈只需要一個(gè)繞組，這也是它的優(yōu)點(diǎn)，這對小功率開關(guān)電源變壓器的線圈繞制多少帶來一些方便。但對于大功率開關(guān)電源變壓器的線圈繞制沒有優(yōu)勢，因?yàn)?，大功率開關(guān)電源變壓器的線圈需要用多股線來繞制。

半橋式變壓器開關(guān)電源的缺點(diǎn)主要是電源利用率比較低，因此，半橋式變壓器開關(guān)電源不適宜用于工作電壓較低的場合。另外，半橋式變壓器開關(guān)電源中的兩個(gè)開關(guān)器件連接沒有公共地，與驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接比較麻煩。

半橋式開關(guān)電源最大的缺點(diǎn)是，當(dāng)兩個(gè)控制開關(guān)K1和K2處于交替轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)的時(shí)候，兩個(gè)開關(guān)器件會(huì)同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)很短時(shí)間的半導(dǎo)通區(qū)域，即兩個(gè)控制開關(guān)同時(shí)處于接通狀態(tài)。這是因?yàn)殚_關(guān)器件在開始導(dǎo)通的時(shí)候，相當(dāng)于對電容充電，它從截止?fàn)顟B(tài)到完全導(dǎo)通狀態(tài)需要一個(gè)過渡過程；而開關(guān)器件從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換到截止?fàn)顟B(tài)的時(shí)候，相當(dāng)于對電容放電，它從導(dǎo)通狀態(tài)到完全截止?fàn)顟B(tài)也需要一個(gè)過渡過程。

當(dāng)兩個(gè)開關(guān)器件分別處于導(dǎo)通和截止過渡過程時(shí)，即兩個(gè)開關(guān)器件都處于半導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)半導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)控制開關(guān)同時(shí)接通，它們會(huì)造成對電源電壓產(chǎn)生短路；此時(shí)，在兩個(gè)控制開關(guān)的串聯(lián)回路中將出現(xiàn)很大的電流，而這個(gè)電流并沒有通過變壓器負(fù)載。因此，在兩個(gè)控制開關(guān)K1和K2同時(shí)處于過渡過程期間，兩個(gè)開關(guān)器件將會(huì)產(chǎn)生很大的功率損耗。為了降低控制開關(guān)過渡過程產(chǎn)生的損耗，一般在半橋式開關(guān)電源電路中，都有意讓兩個(gè)控制開關(guān)的接通和截止時(shí)間錯(cuò)開一小段時(shí)間。

單電容半橋式變壓器開關(guān)電源比雙電容半橋式變壓器開關(guān)電源節(jié)省一個(gè)電容器，這是它的優(yōu)點(diǎn)。另外，單電容半橋式變壓器開關(guān)電源剛開始工作的時(shí)候，輸出電壓差不多比雙電容半橋式變壓器開關(guān)電源是輸出電壓高一倍，這種特點(diǎn)最適用于作為熒光燈電源，例如，節(jié)能燈或日光燈以及LCD顯示屏的背光燈等。

熒光燈一般開始點(diǎn)亮的時(shí)候需要很高的電壓，大約幾百伏到幾千伏，而點(diǎn)亮以后工作電壓才需要幾十伏到1百多伏，因此，幾乎所有的節(jié)能燈無一不是使用單電容半橋式變壓器開關(guān)電源。

單電容半橋式變壓器開關(guān)電源也有缺點(diǎn)，就是開關(guān)器件的耐壓要求比雙電容半橋式變壓器開關(guān)電源的耐壓高。