全桥变换器原理及设计PPT幻灯片

Full-bridge converter变换器电气0810 赵玮08292053题目：设计一Full-bridge converter变换器。

输出电压48V，功率为100W。

其中：输入电压为直流48V~8V。

要求：1.通过计算选参数把输出电压纹波Vp-Vp控制在2%之内。

2.主电路元器件的选用、控制芯片的选用、各种为改善电源质量的电磁兼容措施等，任由各位同学自己决定，但要说明选用的理由。

3. 要有：过压和欠压保护；短路保护；过电流保护措施一、主电路工作原理及器件选择1、全桥变换工作原理全桥变换器的主电路如下图1所示，其主要工作波形如下图2所示。

仅需在全桥电路上增加一个谐振电感L或利用变压器漏感，便可通过L1与功率开关管输出电容Ci(i=1，2，3，4)的谐振，在电感储能释放过程中，使Ci上的电压u逐步下降到零，而使功率开关管体内的寄生二极管VDi(i=l，2，3，4)开通，使电路中4个开关器件实现零电压开通或零电流关断。

通过改变对角线上开关管驱动信号之间的相位差来改变占空比，以达到控制输出电压的目的。

变压器副边所接整流二极管VD5、VD6实现全波整流。

2、Full-bridge converter变换器结构图13、全桥变换器工作波形图24、参数计算和器件选择1）变压器的选择为了在规定的输入电压范围内能够输出所要求的电压，变压器的变比应按最低输入电压U 选择。

为了降低输出整流二极管的反向电压，为了提高高频变压器的利用率，减小开关管的电流，选择副边的最大占空比为0.85，则可计算出副边电压为：(max)sec(min)sec(max)o D LFV V V V D ++=其中：0(max)V 是最高输出电压，即均充电压；d V 是输出整流二极管的通态压降；LF V 是输出滤波电感上的直流压降。

取(max)48(12%)49o V V =⨯+≈，d LF V =0.7V,V 1V =，所以sec(min)490.7163.3750.8V V ++==，所以变压器原副边变比为560.8963.375K =≈，变比即为：K=0.89。

ZVS移相全桥变换器设计ZVS（Zero Voltage Switching）移相全桥变换器是一种高效的电力转换装置，它能够实现能量的高效传输和转换。

在本文中，我们将详细介绍ZVS移相全桥变换器的设计原理、工作原理和关键技术。

1.设计原理（1）ZVS技术：ZVS技术能够将开关管的开关转换时刻与输入电流或输出电压为零的时刻相匹配，从而避免了开关管的开关损耗和开关管产生的电磁干扰。

（2）全桥变换器：全桥变换器采用四个开关管和两个二极管，能够实现输入电压的极性逆变和输出电流的正向流动。

2.工作原理（1）开关管S1和S2导通，开关管S3和S4关闭，输入电源向电感L1充电；（2）当开关管S1和S2关闭，开关管S3和S4导通时，电感L1释放能量供应给负载；（3）根据负载的需求，通过控制开关管S1、S2、S3和S4的导通和关闭，实现输入电压的极性逆变和输出电流的正向流动；（4）根据输入电压的大小、负载的需求和输出电流的波形来控制开关管的开关时刻，实现ZVS操作。

3.关键技术（1）开关管的选择和驱动：选择低导通电阻、低开关损耗的开关管，并使用高效的驱动电路，确保开关管能够在ZVS模式下正常工作。

（2）电感和电容的选择：选择合适的电感和电容数值，以及合适的磁芯材料，提高转换器的功率密度和效率。

（3）控制策略：根据负载的需求和输入电压的变化，采用合适的控制策略，如频率控制、幅度控制、相位控制等，实现最佳的动态响应和效率。

4.实际应用总结：ZVS移相全桥变换器是一种高效的电力转换装置，其设计原理基于ZVS技术和全桥变换器。

通过合适的开关管选择、驱动设计、电感和电容选择以及控制策略的优化，可以实现高效的能量传输和转换。

在实际应用中，ZVS移相全桥变换器能够带来高效、稳定和低干扰的性能优势。

Full-bridge converter变换器电气0810 赵玮08292053题目：设计一Full-bridge converter变换器。

输出电压48V，功率为100W。

其中：输入电压为直流48V~8V。

要求：1.通过计算选参数把输出电压纹波Vp-Vp控制在2%之内。

2.主电路元器件的选用、控制芯片的选用、各种为改善电源质量的电磁兼容措施等，任由各位同学自己决定，但要说明选用的理由。

3. 要有：过压和欠压保护；短路保护；过电流保护措施一、主电路工作原理及器件选择1、全桥变换工作原理全桥变换器的主电路如下图1所示，其主要工作波形如下图2所示。

仅需在全桥电路上增加一个谐振电感L或利用变压器漏感，便可通过L1与功率开关管输出电容Ci(i=1，2，3，4)的谐振，在电感储能释放过程中，使Ci上的电压u逐步下降到零，而使功率开关管体内的寄生二极管VDi(i=l，2，3，4)开通，使电路中4个开关器件实现零电压开通或零电流关断。

通过改变对角线上开关管驱动信号之间的相位差来改变占空比，以达到控制输出电压的目的。

变压器副边所接整流二极管VD5、VD6实现全波整流。

2、Full-bridge converter变换器结构图13、全桥变换器工作波形图24、参数计算和器件选择1）变压器的选择为了在规定的输入电压范围内能够输出所要求的电压，变压器的变比应按最低输入电压U 选择。

为了降低输出整流二极管的反向电压，为了提高高频变压器的利用率，减小开关管的电流，选择副边的最大占空比为0.85，则可计算出副边电压为：(max)sec(min)sec(max)o D LFV V V V D ++=其中：0(max)V 是最高输出电压，即均充电压；d V 是输出整流二极管的通态压降；LF V 是输出滤波电感上的直流压降。

取(max)48(12%)49o V V =⨯+≈，d LF V =0.7V,V 1V =，所以sec(min)490.7163.3750.8V V ++==，所以变压器原副边变比为560.8963.375K =≈，变比即为：K=0.89。

全桥LLC 串联谐振变换器的原理1全桥LLC 串联谐振变换器的等效电路本文定义由L r 、C r 组成的LC 电路的谐振频率为：)2/(1r r r C L f π=L r 、L m 、C r 组成的LLC 电路谐振频率为：))(2/(1r m r m C L L f +=π（1）输出整流部分的等效电路：为了方便计算，假设滤波电容C f 够大，则输出电压没有纹波；又假设变压器是没有损耗的并且原边励磁电流是一个规则的正弦电流，这样副边二极管交替导通并且是零电流关断。

图2.2副边整流部分设开关的角频率为s ω，由于原边的输入电压V in 输入电流p i 有相同的相位，所以)sin()(1ϕω-≈t I t i s p p 变压器原边输入电压的幅值为nV 0，周期为s s f T /1=并且是方波信号。

当p i 大于零时，DR 1导通，当i p 小于零时，DR 2导通。

把V p 展开，得：)(sin 14)(...5,3,1ϕωπ-∑=∞=t n n nV t V s n o p 同理可得基波分量为：（1-1）（1-2）(1-3)(1-4))sin(4)(1ϕωπ-=t nV t V s op 由公式（1-3）、（1-5）可得等效电阻为：1114)sin()sin(4)()(p os p s op p ac I nV t I t nV t i t V R πϕωϕωπ=--==输出电流I o 为：πϕω12/012)sin(2p T s p s o nIdt t nI T I s =-=⎰电路中实际负载为：12p oo o L nI V I VR π==所以由（1-6）、（1-8）可得等效电阻为：Lac R nR 228π=（2）变换器等效电路图图2.3变换器交流等效电路图由图可知，假设输入有效值E in ，输出有效值是E 0，可得：inin V E π2=oo V n E π2=所以输入阻抗为：acm ac m r r j s in R s L R s L s C s L s Z s +⋅++==1)(ω传递函数H 为：(1-5)（1-6）（1-7）（1-8）（1-9）（1-10）（1-11）（1-12）ac m rr ac m in o j s R s L s C s L R s L E E s H s //1//)(++===ω定义特征阻抗为：rr r r r r o C f L f C L Z ππ212===品质因数为：Lo ac o R n Z R ZQ 228π==谐振频率为：rr r C L f ⋅=π21电感归一化量为：rmL LK =联立（1-13）、（1-14）、（1-15）、（1-16）、（1-17）得：sL r r in o j s C fR n f f j f fK E E s H s ππω218)1(1(111)(222222-+-+===即：Qff f f j f f K s H r r r j s s )()1(111)(22-+-+==ω又因为：inoinoin o V Vn V V n E E ⋅=⋅⋅⋅=ππ22所以：（1-13）（1-14）（1-15）（1-16）（1-17）（1-18）（1-19）（1-20）Qf fj f f K n E E n V V rr in o in o )()1(1111122+-+⋅=⋅=得到V o 与开关频率f 、输入电压V in 之间的关系为：inr r r o V Q ff f f f f K n V 22222()1(1111-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=所以输出增益o in V V Gain /=为：2222)1()11(111),,(Q f f f K K Q f Gain nn n n -+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=其中r n f f f /=。

全桥llc谐振变换器原理全桥LLC谐振变换器1. 介绍•谐振变换器是一种常用的电力电子变换器，用于将电能从一个交流电源转换到另一个电源。

•全桥LLC谐振变换器是一种常见的谐振变换器，具有较高的转换效率和较低的谐波内容。

2. 原理•全桥LLC谐振变换器基于谐振电压转换技术和全桥拓扑结构实现高效能的电能转换。

•谐振电压转换技术利用电感、电容和变压器等元件在谐振频率下形成共振回路，实现电能的转换。

•全桥拓扑结构由四个开关管和两个电感组成，通过开关管的开关动作控制电能的流动方向和大小。

3. 工作过程•开关管1和开关管4关闭，开关管2和开关管3打开。

•电能从输入电源经过开关管2、电感L1和电感L2进入输出负载。

•开关管2和开关管3关闭，开关管1和开关管4打开。

•电能从输出负载经过电感L2、电感L1和开关管4返回输入电源。

4. 特点•全桥LLC谐振变换器具有以下特点：–高效能：利用谐振电压转换技术和全桥拓扑结构，实现高效率的电能转换。

–低谐波：谐振电压转换技术可以减少输出电压的谐波含量，保证电能质量。

–可控制：通过控制开关管的开关动作，可以调节输出电压和电流的大小。

–抗干扰能力强：全桥拓扑结构具有较好的抗电磁干扰能力，保证稳定的输出电能。

5. 应用领域•全桥LLC谐振变换器广泛应用于各种电力电子系统中，包括：–电力变换器：用于实现交流电网和直流电网之间的能量转换。

–电动车充电器：将交流电源输出的电能转换为电动车电池接受的直流电能。

–太阳能发电系统：将太阳能电池板产生的直流电能转换为交流电能供电使用。

结论全桥LLC谐振变换器作为一种高效能、低谐波的电力电子变换器，具有广泛的应用前景。

通过合理的设计和控制，可以实现高效率的电能转换。

在未来的电力电子系统中，全桥LLC谐振变换器将扮演重要的角色。

全桥逆变式升压变换器工作原理全桥逆变式升压变换器工作原理：①设计用于将直流电源转换为交流输出并实现电压升高功能全桥逆变电路基于四个开关元件构成的H桥拓扑；②四个开关两两相对配置当一组开关导通时另外一对处于截止状态这种交替切换模式使得连接在中间节点上的负载两端产生交流电压；③在具体实例中若考虑一个由MOSFET晶体管组成的全桥逆变器假设V1 V4为一组V2 V3为另一组当V1 V4导通时正弦波形的正半周出现在负载两端反之亦然；④控制策略采用脉宽调制PWM技术调节各个开关导通时间比例来控制输出电压幅度PWM信号频率决定了逆变器输出波形频率而占空比则决定了电压高低；⑤为了实现升压效果通常在逆变器前端加入DC-DC升压转换级如Boost Buck-Boost等此类电路利用储能元件如电感电容特性在开关动作间歇存储能量然后释放给负载；⑥在实际应用中如太阳能发电系统中全桥逆变器接收来自光伏板的可变直流输入然后将其转换为固定频率固定电压水平的交流输出供家庭电网使用；⑦设计时还需考虑电磁干扰EMI滤波以及保护机制例如过流过压短路保护等措施以确保系统稳定运行防止损坏；⑧控制电路通常集成微处理器或专用集成电路ASIC用于监测输入输出条件计算PWM信号参数并通过通信接口实现远程监控功能；⑨效率优化是设计过程中的重要考量因素之一通过改进开关器件性能减少死区时间提高电路布局紧凑度等方式降低损耗提高效率；⑩实现软开关技术旨在减少开关损耗提升系统整体性能通过调整PWM信号相位使得开关在零电压或零电流条件下转换状态；⑪除了基本功能之外现代全桥逆变器还具备智能化特点比如自我诊断故障记录自动重启等功能这些特性增强了设备的可维护性和用户体验；⑫在选择全桥逆变式升压变换器时用户应根据具体应用场景需求评估产品规格如额定功率效率范围输入输出电压等级以及安装环境条件等因素以确保所选设备能够满足实际要求并提供长期可靠的性能表现。