半桥逆变电路原理

半桥电路的工作原理及应用

主要内容

一、半桥电路概念的引入及其工作原理

二、半桥电路中应该注意的几点问题

三、项目PSR650-A中使用的半桥电路介绍

一、半桥电路概念的引入及其工作原理

半桥电路的基本拓扑：

电容器C1和C2与开关管Q1、Q2组成桥，桥的对角线接变压器T1的原边绕组，故称半桥变换器。如果此时C1=C2，那么当某一开关管导通时，绕组上的电压只有电源电压的一半。

一、半桥电路概念的引入及其工作原理

电路的工作过程大致如下：

A、 Q1开通，Q2关断，此时变压器两端所加的电压为母线电压的一半，同时能量由原边向副边传递。

B、 Q1关断，Q2关断，此时变压器副边两个绕组由于整流二极管两个管子同时续流而处于短路状态，原边绕组也相当于短路状态。 C、 Q1关断，Q2开通。此时变压器两端所加的电压也基本上是母线电压的一半，同时能量由原边向副边传递。副边两个二极管完成换流。

二、半桥电路中应该注意的几点问题

偏磁问题：

原因：由于两个电容连接点A的电位是随Q1、Q2导通情况而浮动的，所以能够自动的平衡每个晶体管开关的伏秒值，当浮动不满足要求时，假设Q1、Q2具有不同的开关特性，即在相同的基极脉冲宽度t=t1下，Q1关断较慢，Q2关断较快，则对B点的电压就会有影响，就会有有灰色面积中A1、A2（下页）的不平衡伏秒值，原因就是Q1关断延迟，如果要这种不平衡的波形驱动变压器，将会发生偏磁现象，致使铁心饱和并产生过大的晶体管集电极电流，从而降低了变换器的效率，使晶体管失控，甚至烧毁。

解决办法：在变压器原边线圈中加一个串联电容C3，则与不平衡的伏秒值成正比的直流偏压将被次电容滤掉，这样在晶体管导通期间，就会平衡电压的伏秒值，达到消除偏磁的目的。

用作桥臂的两个电容选用问题：

从半桥电路结构上看，选用桥臂上的两个电容C1、C2时需要考虑电容的均压问题，尽量选用C1=C2的电容，那么当某一开关管导通时，绕组上的电压只有电源电压的一半，达到均压效果，一般情况下，还要在两个电容两端各并联一个电阻（原理图中的R1和R2）并且R1=R2进一步满足要求，此时在选择阻值和功率时需要注意降额。此时，电容C1、C2的作用就是用来自动平衡每个开关管的伏秒值，（与C3的区别：C3是滤去影响伏秒平衡的直流分量）。

半桥逆变电路原理

半桥逆变电路原理是一种常见的逆变电路，其基本原理是利用MOSFET管的导通和截止来实现直流电压到交流电压的转换。

半桥逆变电路主要由两个MOSFET管、两个二极管和一个中间电路组成。其中一个MOSFET管和一个二极管组成一个半桥，两个半桥并联连接在一个中间电路上。输入端连接直流电源，而输出端则可以得到需要的交流电压。

当输入端有电压时，两个MOSFET管的门极被驱动，使其分别导通和截止，从而实现交替的导通和截止，使得输出端得到一个交流电压。当一个MOSFET管导通时，输出电压为正，而另一个MOSFET管截止时，输出电压为零。然后，当两个MOSFET管的状态互换时，输出电压变为负，从而实现完整的交流电压。

半桥逆变电路的工作原理可以通过PWM（脉宽调制）来实现。通过控制两个MOSFET管的导通时间比例，可以调节输出电压的幅值。脉宽调制技术可以通过改变PWM信号的占空比来调整输出电压的幅值。通过合理地控制PWM信号的占空比，可以得到所需的输出电压。

需要注意的是，半桥逆变电路在工作时需要注意MOSFET管的开关时间，以避免短路和过电流等问题的发生。另外，在设计和搭建半桥逆变电路时，还需要考虑电路的损耗和效率等因素，以达到最优的工作效果。

总的来说，半桥逆变电路通过两个MOSFET管的导通和截止来实现直流电压到交流电压的转换。控制PWM信号的占空比可以实现对输出电压幅值的调节。在设计中需要注意电路的工作时间和效率等因素，以确保电路的正常运行。

对称半桥电路

1. 介绍

对称半桥电路是一种常用的直流交流转换器。它由两个开关管、两个二极管和一个负载组成。该电路主要用于将直流电转换为交流电，常见的应用场景包括变压器、电机控制以及逆变器等。

2. 电路结构和工作原理

对称半桥电路包含两个开关管、两个二极管和一个负载。两个开关管分别称为上管和下管，它们的导通和关断由控制信号控制。上管和下管之间通过负载连接，从而形成一个桥路。

工作原理如下：

1. 当上管导通时，负载上出现正向电压，电流通过上管和负载。

2. 当上管关断时，负载上的电压为0，但由于它具有电感特性，电流仍然流动。

3. 当下管导通时，负载上出现反向电压，电流通过下管和负载。

4. 当下管关断时，负载上的电压为0，但由于电感的作用，电流仍然流动，不过此时电流是冲进电容储能的，以准备下一次的上管导通。

这样，通过上管和下管的交替导通和关断，负载上的电压和电流就能实现交流变化。

3. 特点和优势

对称半桥电路具有以下特点和优势：

3.1 高效率

对称半桥电路的功率损耗相对较低，因为上管和下管分别进行导通和关断，不存在同时导通的情况。这样可以避免导通时的损耗和关断时的回馈能量，提高电路的工作效率。 3.2 电压和电流波形好

通过对称半桥电路的交流转换，输出的电压和电流波形相对较好，接近正弦波形。这对于一些对电力质量要求较高的设备非常重要，可以减少谐波的产生，提高电力系统的稳定性。

3.3 控制简单

对称半桥电路的控制相对较为简单。通过控制上管和下管的导通和关断，可以实现对输出电压和频率的调节，实现对负载的精确控制。同时，电路结构简单，易于实现。

4. 应用

对称半桥电路广泛应用于各种领域，主要包括以下几个方面：

4.1 变压器

对称半桥电路可以将直流电源转换为交流电源，常用于变压器中。通过控制导通和关断的方式，在输入侧产生交流电压，经过变压器的变压比形成所需的输出电压。

4.2 电机控制

半桥软开关逆变式焊机原理详解

详细阐述了半桥软开关逆变焊机的原理

这是一种新型的半桥软开关逆变技术，它能使逆变开关器件在软接通和软关断条件下工作。开关电压应力和电流应力大幅降低，开关损耗也大幅降低，器件发热大幅降低，电磁干扰幅度也大幅降低。由于采用了半桥，相应地降低了设备成本。

为达到上述目的，“半桥软开关逆变焊机”包括输入滤波电路、一次侧整流滤波电路、半桥软开关逆变电路、隔离变压器、二次侧整流滤波电路和主控板电路，根据设备的电力流向依次连接。主控板电路与二次整流滤波电路和半桥软开关逆变电路相连。

图1是电路框图，图2是主电路原理图，图3是图1所示的主控板电路图

:“半桥软开关逆变焊机”包括输入滤波电路1、一次侧整流滤波电路2、半桥软开关逆变电路3、隔离变压器4、二次侧整流滤波电路5和主控板电路6，根据设备的电力流向依次连接主控板电路6与次级整流滤波电路5和半桥软开关逆变器电路3都连通

图1中电路的组成和互连见图2如图2所示，

输入滤波电路1由电源开关S1、差模滤波电容C27和C28、共模滤波电容C29、C30、C31、C32和共模滤波电感L1组成滤波器对电网干扰信号进行滤波，使焊机免受外界电磁干扰，提高稳定性；同样，焊机产生的干扰信号也可以通过滤波器进行滤波，使得焊机不会对外界产生电磁干扰，提高了其他设备的稳定性

初级整流滤波电路2由整流桥BR1和电容C34和C35组成送入机器的交流电压和电流由整流桥BR1整流成DC电压和电流，由电容器C34和C35滤波，然后送入半桥软开关逆变电路3

半桥软开关逆变电路3由两组正向串联的绝缘栅场效应功率开关器件Q1和Q2和另外两组反向串联的绝缘栅场效应功率开关器件Q01和Q02组成辅助开关电路，R48、R49、R54和R55为四个绝缘栅场效应功率开关器件R50和C38的栅极串联驱动电阻；分别；R51和C39是电阻-电容吸收电路，分别与半桥主逆变器电路的两个极点Q1和Q2(对于金属氧化物半导体场效应晶体管器件为D和S极点，对于IGBT器件为C和E极点，对于MCT器件为A和K极点)并联。辅助开关电路的两组绝缘栅场效应功率开关器件Q01和Q02反向串联，然后一侧连接到由两组绝缘栅场效应功率开关器件Q1和Q2串联而成的半桥臂中点，另一侧连接到DC母线串联谐振电容C36和