半桥变换器是一种用于开关电源的拓扑结构,由于降低了原开关管的电压应力,因此被许多高压开关电源采用。它由两个电容器和两个高压晶体管组成
半桥变换器的原理如图1所示(a)所示,图1(b)变压器T原边绕组的电压VB-A和电流Ip的波形图。电容器C1、C二、开关晶体管Tr1、Tr桥的对角线连接到变压器T的原边绕组,因此称为半桥变换器。如果C1= C2.当开关晶体管导通时,绕组上的电压仅为电源电压的一半。

图1 半桥变换器电路及波形图
在稳定条件下,在C1=C2,Tr1导通时,C1上的0.5Vs加在原边线圈上,Tr1流过负载电流Io转换为原边电流和磁化电流。占空比规定时间后,Tr1关断。此时,由于原边绕组和漏电感的作用,电流继续流入原边绕组的黑点标记端。但是B接摆动到负电位(A为0电位)。如果原边绕组漏电感储存的能量足够大,二极管D6导通,钳位电压进一步变负。D6导通过程,再生反激能量,对C2进行充电。
B在阻尼电阻的作用下,连接点的电压以振荡的形式恢复到原来的中心值。Tr1、Tr缓冲器的电容和电阻也参与振荡。
如果这时Tr二是导通脉冲,Tr2导通,原边绕组黑点端变负。Io转换电流和磁化电流通过原边绕组和Tr2.然后重复以前的过程。Ip反了方向,Tr接点B在关闭时摆动到正,D5导钳位置,反激能再生C1进行充电。
副边电路的工作如下:当Tr导通时,副边绕组V’s电压使D7导通(因为一组绕组D7的存在构成电流回路,另一组绕组受限于同名端必须输出电压并且D7的存在不能构成电流回路?,类似于正激变换器的工作。Tr关闭,两个绕组的电压均朝零变化。副边电路电感L反激,储能继续向负载转移RL当副边线圈电压降至零时。(原边线圈电压为0,副边线圈相互影响,分别输出电流?),二极管D7、D8都起着续流的作用,D7、D8分的电流几乎相等。D7、D8都导通时,副边电压V’s钳位到零。
在稳态条件下,晶体管导通过L电流增加,关闭时L电流减小,平均值等于输出电流Io。
忽略损耗,输出电压Vo按下式计算。
Vo==
式中 Vs──原绕组电压(V);
Np──原边绕组匝数(匝);
Ns──副边绕组匝数(匝);
D──其中一管导通占空比=;
Ts──工作原理(S)。
因此,在电源电压下,通过使用适当的控制线来调整空比Vs和负载Io输出电压可以在变化时保持Vo不变。
半桥式变换器电路的主要优点是电路中使用的功率开关晶体管的耐压性较低,永远不会超过输人电压的峰值;晶体管的饱和电压也降到最低;输入滤波器电容器的耐压性也可以降低。然而,由于高频变压器上施加的电压振幅只有输入电压的一半,开关晶体管必须流过相同功率的两倍。