充電器設(shè)計(jì)半橋技術(shù)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)及存在問題

由于半橋技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用廣泛，特別是在高壓工作情況更是如此。

其中一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是晶體管Q1和Q2不會(huì)承受高于充電器電壓（加一個(gè)二極管壓降）的過電壓。二極管D1和D2起到能量恢復(fù)元件的作用，將集電極電壓鉗位在充電器電壓，使電壓不會(huì)超調(diào)。因此晶體管在良好的電壓應(yīng)力條件下工作。

輸出雙向整流器的倍頻作用為每個(gè)工作周期提供兩個(gè)能量脈沖，使L1和C需要儲(chǔ)存的能量減少。

當(dāng)要求100V工作時(shí)，輸入電容器C1和C2的串聯(lián)構(gòu)成了簡(jiǎn)單的倍壓電路。

變壓器原邊繞組P1和磁心磁感應(yīng)強(qiáng)度擺幅值在工作的兩個(gè)半周期都得到了充分的利用。所以與傳統(tǒng)的推挽變換器相比，該電路對(duì)變壓器繞組和磁心有更好的利用，傳統(tǒng)的推挽變換器工作時(shí)，每半個(gè)周期內(nèi)只使用一半繞組（若輸出采用橋式整流器，則對(duì)輸出繞組有相同的作用，但由于二極管效率的原因這常常只用于高電壓輸出的場(chǎng)合）。

最后，原邊不需要能量恢復(fù)繞組，其結(jié)構(gòu)決定了該作用是由D1和D2來完成的。

存在的問題

手機(jī)充電器設(shè)計(jì)者必須防止這種變換器可能出現(xiàn)的許多問題。

一個(gè)主要的困難是變壓器磁心的階梯形飽和。如果加到原邊繞組的所有正向脈沖的平均伏秒與所有負(fù)向脈沖的不嚴(yán)格相等，變壓器磁通密度將隨每個(gè)周期增加（階梯形）并進(jìn)入飽和。如果副邊二極管電壓不平衡也會(huì)出現(xiàn)相同的影響。由于儲(chǔ)存時(shí)間和飽和電壓在兩個(gè)晶體管或二極管中很少相等，所以除非采取有效的措施加以防止，否則該影響是很難避免的。變壓器磁心中加入小的氣隙將改善對(duì)該影響的承受力，但不能消除它。

幸運(yùn)的是隨著變壓器接近飽和，存在一種自然的補(bǔ)償作用。磁心開始飽和時(shí)，一個(gè)晶體管上的集電極電流在接近導(dǎo)通結(jié)束時(shí)將趨向增加。這導(dǎo)致儲(chǔ)存時(shí)間縮短，因此該晶體管的導(dǎo)通時(shí)間縮短，出現(xiàn)某種自然平衡作用。

可是如果使用非常快速的開關(guān)晶體管或具有低儲(chǔ)存時(shí)間的功率MOSFET，對(duì)于這種自然校正作用其儲(chǔ)存時(shí)間是不夠的。

為防止階梯形飽和，可以使用電流型控制。對(duì)110V倍壓輸入整流器連接，原邊存在一直流通路，不需要特別的直流恢復(fù)電路?？墒菍?duì)220V橋式工作情況，使用電流型控制時(shí)必須給出經(jīng)過原邊的直流通路，必須使用特定的恢復(fù)電路。

較低功率時(shí)，另一種替代方法是選擇晶體管具有近似相等的儲(chǔ)存時(shí)間。輸出二極管D3和D4應(yīng)選擇在工作電流下具有相等的正向壓降。晶體管類型和驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)在關(guān)斷期間具有合理的儲(chǔ)存時(shí)間。

最后，控制放大器的轉(zhuǎn)換速率必須緩慢以使得在兩周期間脈沖寬度不會(huì)發(fā)生大的變化（否則工作于接近飽和的晶體管將立刻飽和）。這樣的設(shè)計(jì)使暫態(tài)響應(yīng)變差，但這可能并不重要。這主要取決于實(shí)際應(yīng)用。

雖然階梯形飽和引起的磁心局部飽和在穩(wěn)態(tài)條件下可能不是主要問題，但在瞬間負(fù)載變化期間可能會(huì)出現(xiàn)更嚴(yán)重的問題。

假設(shè)充電器已在較輕負(fù)載下工作，并且穩(wěn)定工作條件已經(jīng)建立。對(duì)于任意一個(gè)晶體管其本身的階梯形飽和趨勢(shì)已使變壓器工作在非常接近飽和的狀態(tài)。因?yàn)殡姼衅麟娏鞑粫?huì)立刻變化，所以輸出電流突然增加時(shí)，最初將引起輸出電壓降低?？刂齐娐窌?huì)對(duì)輸出電壓的下降做出響應(yīng)，將驅(qū)動(dòng)脈沖寬度調(diào)整到最大。變壓器將在半個(gè)周期內(nèi)立即飽和，這可能造成開關(guān)元件損壞。

因此需要引入一些其他的控制方法，如原邊限流或放大器轉(zhuǎn)換速率限制，以防止充電器損壞。這兩種方法都將對(duì)暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間起到嚴(yán)格限制的作用。更多處理階梯形飽和的有效方法（電流型控制方法）。