4.6.4 全桥DC-DC变换器

2026年01月15日

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4.6.4 全桥 DC-DC变换器

对于DC-DC变换器，100W以下可采用反激变换器，几百W时可采用正激变换器，更大功率时一般采用如图4.28所示的全桥变换器，此时的SDA-4是在4.5.4节第1部分说明的四象限斩波器，它的工作波形如图4.27b最上面的部分所示，原则上采用带有零电压段的三电平单一脉冲控制。变压器的二次侧电压e₂被整流，得到e₂^∗，通过由续流二极管和持流电抗器形成的电路，整个装置是通过变压器来形成降压斩波电路。

图4.28 全桥变换器（SDA-7是参考图5.4）

对图4.27b所示波形进行说明，最上面的波形是SDA-4的输出电压e₁，它作用在变压器上，变压器二次侧电压e₂通过二极管桥式SDA-7全波整流后变为e₂^∗^[21]。其中，由于SDA-7的桥路兼具了D_f的功能，所以虽然损耗略微增加，但D_f也可以省略。该装置的输出平均电压和式（4.42）一样变为E₂=（D/a₁₂）E₁。

此外，由SDA-4形成的正负电压脉冲施加到变压器上，因为励磁电流i_m在电压反向时自动进行复位，所以从电路及其工作上讲好处有很多。该电路是典型的间接构成隔离型直流-直流变换电路。家用太阳能发电的变换器（参考图4.29）中广泛使用这样容量较大的装置。表4.4对以上说明的3种隔离型直流_-直流变换电路进行了比较，总之，这3种变换电路都应该归类为复合型功率变换。

表4.4 基本型DC-DC变换器的动作比较（绕组的号码按照说明顺序随意编写）

（续）

例4.7

如图4.24b所示，将升降压斩波器的持流电抗器置换为两绕组电抗器，构成反激变换器，一次绕组的电感L₁=100mH，N₁/N₂=2，E₁=100V，R=5Ω，T_on=0.5ms，T_off=1.0ms，求下面各值：输出电压E₂，一次平均电流I₁，二次平均电流I₂，电抗器的最大存储能量W_max，每个周期存储与释放的能量W，以及SD的最大端电压e_SD。

解输出电压

二次平均电流

一次平均电流

T_on期间的电流上升率

T_on期间结束时的电流i_1max=1.25×3+1000×0.0005×0.5=4.0A（注：i1只在T_on期间流动，I₁是其在一个周期内的平均值，此时是I₁的3倍）

T_on期间起始电流i_1min=1.25×3-1000×0.0005×0.5=3.5A(https://www.daowen.com)

电抗器最大存储能量

每个周期存储与释放的能量

SD的最大端电压

例4.8

对于图4.26b所示的正激变换器，E₁=100V，R=5Ω，T_on=0.5ms，T_off=0.5ms，N₁∶N₂∶N₃=2∶1.5∶1，L₁=1000mH，L₄=100mH，求以下各值（绕组号码按照说明顺序，电压电流符号参考图）：输出电压E₃，L₄的最大存储能量W_max，变压器的最大励磁电流i_m_max和最大存储能量W′_m_ax，复位时间，三次平均电流I₃（严格上讲是L₄的平均电流），一次平均电流I₁，以及SD的最大端电压e_SD。