半桥式开关电源设计

半桥式开关电源设计半桥式开关电源是一种常见的开关电源拓扑结构，广泛应用于电子设备中。

在半桥式开关电源中，将整个电源线路分为两个部分，每个部分分别由一个开关管和一个变压器组成。

这种设计能够提高电源的效率和功率密度，同时减少传导和辐射干扰。

1.选择开关管和变压器：开关管应具有较低的导通压降和开关损耗，以提高电源的效率。

变压器的选择应考虑到输入和输出电压的比例，同时保证在额定功率下具有足够的绝缘和耐压性能。

2.设计谐振网络：为了减少开关管的开关损耗和变压器的电流冲击，通常在输入端设置一个谐振网络。

谐振电容和电感的选择应确保在整个工作频率范围内实现临界谐振。

3.选择电源控制芯片：电源控制芯片是半桥式开关电源的核心组件，负责监测输入和输出电压，并根据需求控制开关管的导通和关断。

选择合适的电源控制芯片应考虑到电源的额定功率、工作频率和保护功能等。

4.控制策略设计：半桥式开关电源的控制策略包括电源开关频率调制和输出电压调节。

电源开关频率调制通过调整开关管的导通时间来实现，可以根据负载需求进行动态调整。

输出电压调节通常采用反馈控制，通过监测输出电压并调整开关管的导通时间来实现。

5.保护电路设计：保护电路是半桥式开关电源设计中不可或缺的部分，可以确保电源在故障情况下自动断开。

常见的保护电路包括过电流保护、过温保护和过压保护等。

6.PCB布局和散热设计：半桥式开关电源的布局和散热设计对电源的性能和可靠性有重要影响。

合理的PCB布局可以减少电源线路的互感和耦合，同时提供良好的散热通道，确保开关管和变压器的温度在可控范围内。

以上是半桥式开关电源设计的基本步骤，其中每个步骤都需要深入研究电源的性能需求和器件的选型。

在设计过程中还需要进行电源的仿真和测试，以确保设计的可靠性和稳定性。

同时，还需要考虑到电源的EMC（电磁兼容）设计，以减少传导和辐射干扰对其他设备的影响。

总之，半桥式开关电源的设计是一个综合性的工程，需要仔细考虑电源的性能需求和设计要求，选择合适的器件和控制策略，进行合理的布局和散热设计。

毕业设计开题报告题目：基于UC3525半桥式开关电源变换器的设计专题：院（系）：班级：姓名：学号：指导教师：教师职称：黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题目基于UC3525半桥式开关电源变换器的设计来源工程实际1、研究目的和意义桥式拓扑开关管的稳态关断电压等于直流输入电压，而不像推挽、单端正激或交错正激拓扑那样为输入电压的两倍。

所以桥式拓扑结构广泛用于直接电网的离线式变换器。

而对于推挽等拓扑来说，两倍的电网整流电压将超过其开关管的安全耐压容限。

为此，输入网压为220V或更高的场合几乎都是采用桥式拓扑。

桥式拓扑的另一优点是，能将变压器初级侧的漏感尖峰电压钳位于直流母线电压，并将漏感储存的能量归还到母线，而不是消耗于电阻元件。

半桥式变压器开关电源与推挽式变压器开关电源一样，由于两个开关管轮流交替工作，相当于两个开关电源同时输出功率，其输出功率约等于单一开关电源输出功率的两倍。

因此，半桥式变压器开关电源输出功率很大，工作效率很高，经桥式整流或全波整流后，输出电压的电压脉动系数Sv和电流脉动系数Si都很小，仅需要很小的滤波电感和电容，其输出电压纹波和电流纹波就可以达到非常小。

2、国内外发展情况(文献综述)1955年美国罗耶（GH.Roger)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端，1957年美国查赛（Jen Sen)发明了自激式推挽双变压器，１９６４年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想，这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。

到了１９６９年由于大功率硅晶体管的耐压提高，二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善，终于做成了２５千赫的开关电源。

目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的１００kHz、用ＭＯＳ－ＦＥＴ制成的５００kHz电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。

半桥llc开关电源设计
半桥 LLC 开关电源设计
半桥 LLC 开关电源设计是一种常见的电源设计方案，广泛应用于许多电子设备。

在这种设计中，使用了半桥拓扑结构和 LLC 调制技术来提供高效率和稳定的能量转换。

半桥拓扑结构是一种将电源输入直流电压转换为高频交流电压的电路。

通过使用半桥拓扑结构，可以实现较高的转换效率和较低的功率损耗。

该设计方案通常包括两个功率开关，一个电容和一个变压器。

其中，两个功率开关相互补偿，可实现零电压开关和零电流开关，从而减少开关损耗。

LLC 调制技术是一种通过调整电感、电容和变压器等元件的参数来实现高效率能量转换的技术。

这种技术可以减少开关功率损耗，并提供高效率和较低的输出波纹。

LLC 调制技术还具有较好的瞬态响应和较低的 EMI（电磁干扰）特性，使得半桥 LLC 开关电源设计在电子设备中得到广泛应用。

在半桥 LLC 开关电源设计中，还需要考虑输入电压范围、输出功率需求和稳定性要求等因素。

通过合理选择元件参数、控制方法和保护电路，可以实现满足这些需求的设计。

此外，还需要对瞬态响应、效率和可靠性等方面进行充分考虑，以确保设计的性能和可靠性。

总之，半桥 LLC 开关电源设计是一种高效、稳定的电源设计方案，适用于各种电子设备。

通过充分考虑各种因素和采用合适的控制技术，可以实现满足需求的设计。

在实际应用中，还需根据具体情况进行适当调整和优化，以提高设计的性能和可靠性。

开关电源半桥电路原理及注意事项开关电源半桥电路原理及注意事项我们先来了解一下半桥电路的基本拓扑：上图半桥电路的基本拓扑电路图。

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。

半桥电路工作原理：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。

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。

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。

半桥电路中应该注意的几点问题：1、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。

在变压器原边串联一个电容的工作波形图解决办法：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。

半桥式开关电源变压器参数计算方法半桥式开关电源是一种广泛应用的开关电源拓扑结构，在工业、通信、医疗等领域得到了广泛的应用。

半桥式开关电源变压器的参数计算是设计一个可靠、高效的电源的重要步骤。

以下是半桥式开关电源变压器参数计算方法的详细说明。

第一步：确定输入电压和输出电压在设计半桥式开关电源变压器之前，首先需要确定输入电压和输出电压的数值。

输入电压通常是直流电压，输出电压可以是直流或交流电压，具体根据应用场景来确定。

第二步：计算输出功率根据应用需要以及输出电压和电流确定输出功率。

输出功率是决定变压器参数的重要因素之一第三步：选择变压器的工作频率第四步：计算变压器的变比根据输入电压和输出电压，通过变比的计算来确定变压器的变比。

变比是输入和输出电压之间的比值，可以根据功率和电流的关系得出。

第五步：计算变压器的感应电感感应电感是变压器的一个重要参数，可以通过输出功率的计算得出。

感应电感决定了变压器输出电流的波形。

第六步：计算变压器的铜损和铁损铜损是由变压器的导线电阻引起的损耗，可以通过输入电压和变压器中电流的平方来计算。

铁损是由于铁芯材料磁化和磁交变损耗引起的，可以通过变压器的额定工作频率和铁芯材料的损耗特性来计算。

第七步：选择适当的变压器规格根据前面的参数计算结果，选择合适的变压器规格。

包括输出功率、变压器的尺寸和重量等。

最后，需要进行变压器的热设计，确保变压器在工作过程中能够正常散热，不会因过热而损坏。

综上所述，半桥式开关电源变压器参数的计算包括确定输入和输出电压、计算输出功率、选择工作频率、计算变比、计算感应电感、计算铜损和铁损、选择合适的变压器规格以及进行热设计等步骤。

这些参数计算的准确与否直接影响着半桥式开关电源的性能和稳定性，因此需要仔细考虑每个参数的计算过程。

课程设计开关电源课程设计报告题目：基于半桥式隔离变化器开关电源设计班级：电信08-2姓名：张磊学号：0806110223指导教师：任晓奎成绩：电子与信息工程学院信息与通信工程系基于半桥式隔离变换器的开关电源设计绪论：随着电力电子技术的发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入 80 年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入 90 年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。

意义：了解Boost变换器的基本原理，理解DC-DC变换器与开关电源的区别，了解开关电源的设计过程要求：1、输入直流9V-12V，输出15V、40W。

2、开关振荡频率40KHz。

3、PWM调制方式，控制芯片自选。

4、所选电子元件参数要列在报告中。

5、设计过程中要有计算过程。

6、各元件参数应符合规范。

7.列出所用元件明细表。

8、注明元器件生产厂商、价格，计算出产品的成本。

1.Boost变换器的基本原理1.1线路组成线路由开关S、电感L、电容C组成，如图1所示，完成把电压V s升压到V o的功能。

图1.11.2工作原理当开关S在位置a时，如图2(a)所示电流i L流过电感线圈L，电流线性增加，电能以磁能形式储在电感线圈L中。

此时，电容C放电，R上流过电流I o，R两端为输出电压V o，极性上正下负。

由于开关管导通，二极管阳极接V s负极，二极管承受反向电压，所以电容不能通过开关管放电。

开关S转换到位置b时，构成电路如2(b)所示，由于线圈L中的磁场将改变线圈L两端的电压极性，以保持i L不变。

这样线圈L磁能转化成的电压V L 与电源V s串联，以高于V o电压向电容C、负载R供电。

高于V o时，电容有充电电流；等于V o时，充电电流为零；当V o有降压趋势时，电容向负载R放电，维持V o不变。

开关电源全桥和半桥工作原理和区别开关电源，听起来就很高大上吧？其实它的核心原理并不复杂，就像小朋友玩积木，简单易懂又有趣。

今天咱们就聊聊全桥和半桥这两种开关电源的工作原理和它们之间的区别。

别担心，我会把它讲得轻松又有趣，保证你听完后不再觉得这些专业术语像外星人说的。

首先说说半桥。

想象一下你在游乐园，坐上了过山车，一开始你慢慢上升，心里那个紧张啊，等到达顶点，哇，感觉真是刺激！这半桥的工作原理就像这样的过山车。

它有两个开关，在电流的控制下，电流在两个开关之间交替流动，简直像过山车一样忽上忽下。

这样做的好处是，电源能够高效地把直流电转换成高频交流电，能量损耗少，效率高，就像在游乐园省了排队的时间，爽快得很！不过，半桥也有点小缺陷，不能提供太高的输出功率。

就像过山车有个最大载重，超过了就不让上。

这时候，如果你需要更大的输出功率，比如说给一个大马达供电，半桥就显得有些力不从心了。

再加上，半桥的电压波动也比较大，有时候会让人心里发毛，哎呀，这玩意儿不会出什么岔子吧？说完半桥，咱们再来聊聊全桥。

全桥就像是升级版的过山车，有四个开关，听起来就厉害了，瞬间多了两条轨道。

全桥能把电流进行更加灵活的控制，让电流的输出更平稳、更强劲。

就像在游乐园里，有了更多的轨道，能同时让更多的人享受刺激的感觉。

全桥不仅能提供高功率输出，还能让你感受到电流的灵活变换，真是太让人惊喜了！而且全桥的电压波动相比半桥要小得多，像是在保证过山车安全的同时，让你尽情尖叫。

电源的稳定性也很不错，这样一来，设备运行得更安心，谁不喜欢这种感觉呢？而且全桥的结构稍微复杂点，需要的元件更多，但这也给了它更强的能力，像是一个全副武装的骑士，勇敢地迎接各种挑战。

世上没有十全十美的东西，全桥虽然牛，但成本也相对高一点。

就像游乐园里，刺激的项目票价可能更贵一些。

制造全桥电源的时候，需要更复杂的电路设计和材料，偶尔让预算变得紧张。

不过呢，物有所值，毕竟高效能、稳定性和强大的输出功率，谁不愿意为这些付出点钱呢？再说说应用场景。

24V20A半桥式开关电源设计计算变压器T2和滤波电感T1的参数是输出电压Vout为24V，电流Iout为20A，Pout为480W。

根据公式Rt=6.8K，Ct=1NF，震荡频率F=Rt*Ct=147KHZ。

输出频率为震荡频率的一半，即73.5KHZ，周期为13.61uS。

初级圈数为Np，次级圈数为Nm。

AC输入电压为220V±15%，即在200V-400V之间（算上50V纹波）。

每个开关管的最大占空比为0.4，一个周期内两个开关管的最大占空比之和为0.8.T2不开气隙，L1要开气隙。

首先，计算初级和充电部分线圈匝数（初级有一个线圈，次级和充电部分都有两个线圈）。

选用EER42/15磁芯架构，PC40材质，100度时饱和磁通密度Bsat为3900*10^(-4)T，剩余磁通Bres为0.095T。

为保证磁芯工作在磁滞回线的线性部分，取Bmax为2250*10^(-4)T=0.195T。

磁芯截面积Ae为1.94cm2，则单端磁通Δb为0.1T=1000G，半桥电源的磁通范围在第一和第三象限，则ΔB=2*Δb=0.2T=2000G。

若最低输入电压Vin min为100V，则最大导通时间Ton(max)=5.44uS。

初级线圈数Np=99.以上是变压器和电感部分的参数和计算。

每个开关管最大导通时间为0.8T/2=0.4T。

由于初级线圈为一个线圈，因此初级电流脉冲等效的平顶脉冲峰值为Ipft=Vin_min*Np/(Vd*0.4T)。

代入数值得到Ipft=2.47A。

根据次级线圈为两个线圈，其中一个线圈对应着Q1导通进行半波整流输出，另一个线圈对应着Q2导通进行半波整流输出，可得到次级电流脉冲等效的平顶脉冲峰值为XXX)。

代入数值得到Icft=1.14A。

根据充电电压为28.1V，充电线圈为1圈，可得到充电电流脉冲等效的平顶脉冲峰值为Ichft=Vcharge/(Ncharge*0.4T)。