開關電源教程(14)：半橋式變壓器開關電源工作原理

1-8-2．半橋式變壓器開關電源

半橋式變壓器開關電源也屬于雙激式變壓器開關電源，從原理上來說，半橋式變壓器開關電源也屬于推挽式變壓器開關電源，它是多種推挽式變壓器開關電源家庭成員之一。在半橋式變壓器開關電源中，也是兩個控制開關K1和K2輪流交替工作，開關電源在整個工作周期之內都向負載提供功率輸出，因此，其輸出電流瞬間響應速度很高，電壓輸出特性也很好。

由于半橋式變壓器開關電源的兩個開關器件工作電壓只有輸入電壓的一半，因此，半橋式變壓器開關電源比較適用于工作電壓比較高的場合。

1-8-2-1．交流輸出半橋式變壓器開關電源

圖1-36是交流輸出半橋式變壓器開關電源的工作原理圖。圖中，K1、K2是兩個控制開關，它們工作的時候，總是一個接通，另一個關斷，兩個控制開關輪流交替工作；電容器C1、C2是儲能濾波電容，同時也是電源分壓電容，它們把電源電壓一分為二；一個充滿電的電容，我們可以把它看成是一個電源，因此，我們可以把電容器C1、C2看成是兩個電源串聯對變壓器負載供電；T為開關變壓器，N1為變壓器的初級線圈，N2為變壓器的次級線圈，Ui為直流輸入電壓，R為負載電阻；uo為輸出電壓，io為流過負載的電流。

從圖1-36原理圖中可以看出，電容器C1和C2與控制開關K1和K2正好組成一個電橋的兩臂，變壓器作為負載被跨接于電橋兩臂的中間。但由于電容器C1和C2的參數或電壓基本上沒有跟隨控制開關K1和K2的導通和截止同步變動，并且在實際應用中為了節省成本，經常只使用一個電容器C1或C2，因此，我們把圖1-36的電路稱為半橋式開關電源電路，或半橋式變壓器開關電源。

圖1-36中，電容器C1、C2首先要被輸入電源Ui充電，兩個充滿電的電容器相當于兩個電源串聯。當控制開關K1接通時，電容器C1兩端的電壓被加到變壓器初級線圈N1繞組的a、b兩端，電容器C1將通過變壓器初級線圈N1繞組進行放電；同時，由于互感的作用在變壓器次級線圈N2繞組的兩端也會輸出一個與N1繞組輸入電壓成正比的電壓，并加到負載R的兩端，使開關電源輸出一個正半周電壓。

當控制開關K1由接通轉為關斷時，控制開關K2則由關斷轉為接通，電容器C2兩端的電壓被加到變壓器初級線圈N1繞組的b、a兩端，電容器C2也將通過變壓器初級線圈N1繞組進行放電；同理，由于電磁感應的作用在變壓器次級線圈N2繞組的兩端也會輸出一個與N1繞組輸入電壓成正比的電壓，并加到負載R的兩端，使開關電源輸出一個負半周電壓。

由于電容器C1放電電流的方向正好與電容器C2放電電流的方向相反，因此，在變壓器次級線圈N2繞組的兩端輸出電壓uo是一個脈沖寬度與控制開關K1（或K2）接通時間對應的方波。

由于輸入電源Ui直接與串聯電容器C1和C2連接在一起，因此，在任一時刻，當一個電容器在進行放電的時候，另一個電容器就會進行充電，兩個電容器充、放電的電荷總是相等。

下面我們進一步詳細分析半橋式變壓器開關電源的工作原理。