電子元件技術網已連載七期陶顯芳老師的《開關電源原理與設計》，前六期內容可以點擊電子元件技術網專題頁麵進行閱讀。

1-8-2-4半橋式開關電源儲能濾波電感
、電容參數的計算

半橋式開關電源儲能濾波電感
、電容參數的計算主要是針對如圖1-46 輸出電壓可調的半橋式變壓器開關電源中的儲能濾波電感
、電容參數選擇進行計算。實際上，圖1-46 輸出電壓可調的半橋式變壓器開關電源中的儲能濾波電感
、電容參數選擇方法，與圖1-33 輸出電壓可調的推挽式變壓器開關電源的儲能濾波電感、電容參數選擇方法是基本相同的，因此
，這裏隻列出計算儲能濾波電感、電容參數的公式，對於詳細分析請參考《1-8-1-3．推挽式變壓器開關電源儲能濾波電感、電容參數的計算》章節的內容。

A）半橋式開關電源儲能濾波電感參數的計算

根據前麵分析
，以及由圖1-35 可以看出
，輸出電壓可調的推挽式變壓器開關電源的兩個控製開關K1、K2 的占空比必須小於0.5，開關電源電源才能正常工作；當要求輸出電壓可調範圍為最大時


，占空比最好取值為0.25。此分析結果對於半橋式開關電源同樣有效。

當兩個控製開關K1、K2 的占空比取值均為0.25 時，輸出電壓可調的推挽式變壓器開關電源中的儲能濾波電感L 以及輸出電壓Uo 的計算由（1-144）和（1-145）式決定，即：


我們這裏隻需把（1-144）和（1-145）式中加到變壓器初級線圈兩端的電壓Ui 換成Uab，就可以求得輸出電壓可調的半橋式變壓器開關電源中的儲能濾波電感和濾波輸出電壓的表達式，即：

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或者


上麵（1-170）和（1-171）式或（1-172）和（1-173）式就是計算輸出電壓可調的半橋式變壓器開關電源儲能濾波電感和濾波輸出電壓的表達式（D 為0.25 時）。式中：Uab 為加到變壓器初級線圈N1 繞組兩端的電壓，Uab =Ui/2
，Ui 為半橋式變壓器開關電源輸入電壓，Uo 為半橋式變壓器開關電源的輸出電壓
，T 為控製開關的工作周期
，F 為控製開關的工作頻率，n 為開關電源次級線圈N2 繞組與初級線圈N1 繞組的匝數比。

上麵（1-170）和（1-171）或（1-172）和（1-173）式的計算結果，隻給出了計算輸出電壓可調的半橋式變壓器開關電源儲能濾波電感L 的中間值
，或平均值，對於極端情況可以在平均值的計算結果上再乘以一個大於1 的係數。

B）半橋式開關電源儲能濾波電容參數的計算

根據前麵分析，以及由圖1-35 可以看出，當兩個控製開關K1、K2 的占空比取值均為0.25 時
，輸出電壓可調的推挽式變壓器開關電源中的儲能濾波電容C 參數的計算由（1-149）式決定，即：


（1-149）式中：Io 是流過負載的電流，T 為控製開關K1 和K2 的工作周期，ΔUP-P 為輸出電壓的波紋電壓。波紋電壓ΔUP-P 一般都取峰-峰值，所以波紋電壓正好等於電容器充電或放電時的電壓增量，即：ΔUP-P = 2ΔUc 。

（1-149）式
，雖然是計算輸出電壓可調的推挽式變壓器開關電源儲能濾波電容的公式（D = 0.25時），但對於輸出電壓可調的半橋式變壓器開關電源中的儲能濾波電容的計算同樣有效。

同理，（1-149）式的計算結果，隻給出了計算半橋式變壓器開關電源儲能濾波電容C 的中間值，或平均值，即控製開關工作於占空比D 為0.25 時的情況，對於極端情況可以在平均值的計算結果上再乘以一個大於1 的係數。
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1-8-2-5．半橋式開關變壓器參數的計算

半(ban)橋(qiao)式(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)與(yu)推(tui)挽(wan)式(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)是(shi)非(fei)常(chang)接(jie)近(jin)的(de)，隻(zhi)是(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)激(ji)勵(li)方(fang)式(shi)與(yu)工(gong)作(zuo)電(dian)源(yuan)的(de)接(jie)入(ru)方(fang)式(shi)有(you)點(dian)不(bu)同(tong)；因此，用於計算推挽式變壓器開關變壓器初級線圈N1 繞組匝數的數學表達式
，隻需稍微修改就可以用於半橋式變壓器開關變壓器初級線圈N1 繞組匝數的計算。

A）半橋式開關變壓器初級線圈匝數的計算

半橋式變壓器開關電源與推挽式開關電源一樣，也屬於雙激式開關電源，因此用於半橋式開關電源的變壓器鐵心的磁感應強度B
，可從負的最大值-Bm

，變化到正的最大值+Bm，並(bing)且(qie)變(bian)壓(ya)器(qi)鐵(tie)心(xin)可(ke)以(yi)不(bu)用(yong)留(liu)氣(qi)隙(xi)。半(ban)橋(qiao)式(shi)開(kai)關(guan)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)計(ji)算(suan)方(fang)法(fa)與(yu)前(qian)麵(mian)推(tui)挽(wan)式(shi)開(kai)關(guan)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)計(ji)算(suan)方(fang)法(fa)基(ji)本(ben)相(xiang)同(tong)
，隻(zhi)是(shi)直(zhi)接(jie)加(jia)到(dao)變(bian)壓(ya)器(qi)初(chu)級(ji)線(xian)圈(quan)兩(liang)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)僅(jin)等(deng)於(yu)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)Ui 的二分之一。根據推挽式開關變壓器

初級線圈匝數計算公式（1-150）和（1-151）式：


設直接加到半橋式開關變壓器初級線圈兩端的電壓為Uab
，且Uab =Ui/2，則上麵（1-150）和（1-151）式可以改寫為：


上麵（1-174）和（1-175）式就是計算半橋式開關變壓器初級線圈N1 繞組匝數的公式。式中，N1 為變壓器初級線圈N1 繞組的最少匝數，S 為變壓器鐵心的導磁麵積（單位：平方厘米），Bm 為變壓器鐵心的最大磁感應強度（單位：高斯）；Uab 為加到變壓器初級線圈N1 繞組兩端的電壓

，Uab=Ui/2，Ui 為開關電源的工作電壓
，單位為伏
；τ = Ton，為控製開關的接通時間
，簡稱脈衝寬度



，或電源開關管導通時間的寬度（單位：秒）；F 為工作頻率，單位為赫芝
，一般雙激式開關變壓器工作於正、反激輸出的情況下
，其伏秒容量必須相等，因此，可以直接用工作頻率來計算變壓器初級線圈N1 繞組的匝數；F 和τ 取值要預留20%左右的餘量。式中的指數是統一單位用的
，選用不同單位，指數的值也不一樣
，這裏選用CGS 單位製，即：長度為厘米（cm），磁感應強度為高斯（Gs），磁通單位為麥克斯韋（Mx）。
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B）交流輸出半橋式開關變壓器初、次級線圈匝數比的計算

半橋式變壓器開關電源如果用於DC/AC 或AC/AC 逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)，即(ji)把(ba)直(zhi)流(liu)逆(ni)變(bian)成(cheng)交(jiao)流(liu)
，或(huo)把(ba)交(jiao)流(liu)整(zheng)流(liu)成(cheng)直(zhi)流(liu)後(hou)再(zai)逆(ni)變(bian)成(cheng)交(jiao)流(liu)，這(zhe)種(zhong)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)一(yi)般(ban)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)都(dou)不(bu)需(xu)要(yao)調(tiao)整(zheng)
，因(yin)此(ci)電(dian)路(lu)相(xiang)對(dui)比(bi)較(jiao)簡(jian)單(dan)，工(gong)作(zuo)效(xiao)率(lv)很(hen)高(gao)。請(qing)參(can)考(kao)圖(tu)1-36、圖1-38、圖1-39。

用於逆變的半橋式變壓器開關電源一般輸出電壓uo 都是占空比等於0.5 的方波，由於方波的波形係數（有效值與半波平均值之比）等於1

，因此，方波的有效值Uo 與半波平均值Upa 相等，並且方波的幅值Up 與半波平均值Upa 也相等。所以，隻要知道輸出電壓的半波平均值就可以知道有效值，再根據半波平均值，就可以求得半橋式開關變壓器初、次級線圈匝數比。

根據前麵分析，半橋式變壓器開關電源的輸出電壓uo，主要由開關變壓器次級線圈輸出的正激電壓來決定。因此，根據（1-158）、（1-159）、（1-161）等式其中一式就可以出半橋式變壓器開關電源的輸出電壓的半波平均值。由此求得半橋式逆變開關變壓器初、次級線圈匝數比：


（1-176）式就是計算半橋式逆變開關變壓器初、次級線圈匝數比的公式。式中
，N1 為變壓器初級線圈N1 繞組的匝數
，N2 為變壓器次級線圈的匝數
，Uo 輸出電壓的有效值，Ui 為直流輸入電壓，Upa 輸出電壓的半波平均值。

（1-176）式還沒有考慮變壓器的工作效率，當把變壓器的工作效率也考慮進去時，最好在（1-176）式的右邊乘以一個略大於1 的係數。

C）直流輸出電壓非調整式半橋開關變壓器初
、次級線圈匝數比的計算

直流輸出電壓非調整式半橋開關電源，就是在DC/AC 逆變電源的交流輸出電路後麵再接一級整流濾波電路。請參考1-43、圖1-44、圖1-45。這種直流輸出電壓非調整式半橋開關電源的控製開關K1

、K2 的占空比與DC/AC 逆變電源一樣
，一般都是0.5
，因此，直流輸出電壓非調整式半橋開關變壓器初、次級線圈匝數比可直接利用（1-176）式來計算。即：


不過，在低電壓
、大電流輸出的情況下，一定要考慮整流二極管的電壓降和變壓器的工作效率。
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D）直流輸出電壓可調整式半橋開關變壓器初、次級線圈匝數比的計算

直流輸出電壓可調整式半橋開關電源的功能就要求輸出電壓可調，因此
，半橋式變壓器開關電源的兩個控製開關K1
、K2 的占空比必須要小於0.5；因為半橋式變壓器開關電源正、反激兩種狀態都有電壓輸出，所以在同樣輸出電壓（平均值）的情況下，兩個控製開關K1、K2 的占空比相當於要小一倍。當要求輸出電壓可調範圍為最大時，占空比最好取值為0.25。根據（1-140）和（1-145）式，並把輸入電壓Ui 換成Uab 可求得：


（1-177）、（1-178）式，就是計算直流輸出電壓可調整式半橋開關變壓器初

、次級線圈匝數比的公式。式中，N1 為變壓器初級線圈N1 繞組的最少匝數，N2 為變壓器次級線圈的匝數
，Uo 為直流輸出電壓

，Uab 為加到變壓器初級線圈N1 繞組兩端的電壓
，Uab =Ui/2，Ui 為開關電源的工作電壓。

同樣
，在低電壓、大電流輸出的情況下，一定要考慮變壓器的工作效率以及整流二極管的電壓降和開關器件接通時的電壓降。

1-8-2-6．半橋式變壓器開關電源的優缺點

banqiaoshibianyaqikaiguandianyuanyutuiwanshibianyaqikaiguandianyuanyiyang，youyulianggekaiguanguanlunliujiaotigongzuo
，xiangdangyulianggekaiguandianyuantongshishuchugonglv
，qishuchugonglvyuedengyudanyikaiguandianyuanshuchugonglvdeliangbei。yinci
，banqiaoshibianyaqikaiguandianyuanshuchugonglvhenda，gongzuoxiaolvhengao
，jingqiaoshizhengliuhuoquanbozhengliuhou
，shuchudianyadedianyamaidongxishuSv 和電流脈動係數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到非常小。

半ban橋qiao式shi變bian壓ya器qi開kai關guan電dian源yuan最zui大da的de優you點dian是shi，對dui兩liang個ge開kai關guan器qi件jian的de耐nai壓ya要yao求qiu比bi推tui挽wan式shi變bian壓ya器qi開kai關guan電dian源yuan對dui兩liang個ge開kai關guan器qi件jian的de耐nai壓ya要yao求qiu可ke以yi降jiang低di一yi半ban。因yin為wei，半ban橋qiao式shi變bian壓ya器qi開kai關guan電dian源yuan兩liang個ge開kai關guan器qi件jian的de工gong作zuo電dian壓ya隻zhi有you輸shu入ru電dian源yuanUi deyiban，qizuigaonaiyadengyugongzuodianyayufandiandongshizhihe，dayueshidianyuandianyadeliangbei
，zhegejieguozhenghaoshituiwanshibianyaqikaiguandianyuanlianggekaiguanqijiannaiyadeyiban。yinci，banqiaoshibianyaqikaiguandianyuanzhuyaoyongyushurudianyabijiaogaodechanghe
，yibandianwangdianyaweijiaoliu220 伏供電的大功率開關電源大部分都是用半橋式變壓器開關電源。
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banqiaoshikaiguandianyuandebianyaqichujixianquanzhixuyaoyigeraozu
，zheyeshitadeyoudian
，zheduixiaogonglvkaiguanbianyaqidexianquanraozhiduoshaodailaiyixiefangbian。danduiyudagonglvkaiguanbianyaqidexianquanraozhimeiyouyoushi，yinwei
，dagonglvkaiguanbianyaqidexianquanxuyaoyongduoguxianlairao。

半(ban)橋(qiao)式(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)缺(que)點(dian)主(zhu)要(yao)是(shi)電(dian)源(yuan)利(li)用(yong)率(lv)比(bi)較(jiao)低(di)，因(yin)此(ci)
，半(ban)橋(qiao)式(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)不(bu)適(shi)宜(yi)用(yong)於(yu)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)較(jiao)低(di)的(de)場(chang)合(he)。另(ling)外(wai)，半(ban)橋(qiao)式(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)中(zhong)的(de)兩(liang)個(ge)開(kai)關(guan)器(qi)件(jian)連(lian)接(jie)沒(mei)有(you)公(gong)共(gong)地(di)，與(yu)驅(qu)動(dong)信(xin)號(hao)連(lian)接(jie)比(bi)較(jiao)麻(ma)煩(fan)。

半橋式開關電源最大的缺點是，當兩個控製開關K1 和K2 chuyujiaotizhuanhuangongzuozhuangtaideshihou
，lianggekaiguanqijianhuitongshichuxianyigehenduanshijiandebandaotongquyu
，jilianggekongzhikaiguantongshichuyujietongzhuangtai。zheshiyinweikaiguanqijianzaikaishidaotongdeshihou，xiangdangyuduidianrongchongdian，tacongjiezhizhuangtaidaowanquandaotongzhuangtaixuyaoyigeguoduguocheng；而開關器件從導通狀態轉換到截止狀態的時候

，相當於對電容放電
，它從導通狀態到完全截止狀態也需要一個過渡過程。

danglianggekaiguanqijianfenbiechuyudaotonghejiezhiguoduguochengshi，jilianggekaiguanqijiandouchuyubandaotongzhuangtaishibandaotongzhuangtaishi，xiangdangyulianggekongzhikaiguantongshijietong
，tamenhuizaochengduidianyuandianyachanshengduanlu
；此時
，在兩個控製開關的串聯回路中將出現很大的電流，而這個電流並沒有通過變壓器負載。因此，在兩個控製開關K1和K2 同(tong)時(shi)處(chu)於(yu)過(guo)渡(du)過(guo)程(cheng)期(qi)間(jian)
，兩(liang)個(ge)開(kai)關(guan)器(qi)件(jian)將(jiang)會(hui)產(chan)生(sheng)很(hen)大(da)的(de)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)。為(wei)了(le)降(jiang)低(di)控(kong)製(zhi)開(kai)關(guan)過(guo)渡(du)過(guo)程(cheng)產(chan)生(sheng)的(de)損(sun)耗(hao)，一(yi)般(ban)在(zai)半(ban)橋(qiao)式(shi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)中(zhong)
，都(dou)有(you)意(yi)讓(rang)兩(liang)個(ge)控(kong)製(zhi)開(kai)關(guan)的(de)接(jie)通(tong)和(he)截(jie)止(zhi)時(shi)間(jian)錯(cuo)開(kai)一(yi)小(xiao)段(duan)時(shi)間(jian)。

dandianrongbanqiaoshibianyaqikaiguandianyuanbishuangdianrongbanqiaoshibianyaqikaiguandianyuanjieshengyigedianrongqi，zheshitadeyoudian。lingwai，dandianrongbanqiaoshibianyaqikaiguandianyuangangkaishigongzuodeshihou，shuchudianyachabuduobishuangdianrongbanqiaoshibianyaqikaiguandianyuanshishuchudianyagaoyibei，zhezhongtedianzuishiyongyuzuoweiyingguangdengdianyuan

，liru
，jienengdenghuoriguangdengyijiLCD 顯示屏的背光燈等。

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

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

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