改進型高頻雙半波整流電路

摘要：分析傳統雙半波整流電路的工作原理和存在的問題，提出并分析改進型高頻雙半波整流電路的原理及其優點，解決傳統雙半波整流電路中存在的問題。

關鍵詞：雙半波整流續流

Improved Double Half Wave Rectifier

Abstract： This paper analyses the working principle and raised proplem of full wave rectifier,producing and analysing improved double half wave rectifier principle and advantage and gives an approach to sloging the raised problem in full wave rectifier circuit.

Keywords: double half wave rectifier, free wheel

中圖法分類號：TM461文獻標識碼：A文章編號：0219?2713(2000)11?588?02

1引言

在低壓輸出的推挽、橋式、半橋式開關電源電路中，變壓器的次級多采用傳統型雙半橋整流電路。但該電路中變壓器的結構復雜，而且要求變壓器的容量相對較大。本文介紹的改進型雙半波整流電路能實現對推挽、橋式、半橋式等電路結構的簡化并提高隔離變壓器利用率。下面對比分析兩種整流電路的工作原理。

2傳統雙半波整流電路

傳統雙半波整流電路中變壓器次級線圈中心抽頭接輸出負端。中心抽頭將次級線圈分成為兩個極性相反的電勢源和漏感。但是它們的磁結構卻不能達到理想狀態，而且兩個漏感由于不可能完全相等而產生的起始偏差對電路的正常工作有很大影響。另外，隔離變壓器的初級線圈因續流而短路，這期間續流對次級線圈中的電流分配也有影響。以上這些都是傳統雙半波整流應注意的問題。

這種電路的工作原理及其工作過程如下：

　　根據圖1所示，在每一個工作周期的正半周的有效期間，VD1處于導通狀態，VD2為阻斷狀態。通過電感LO的電流ILO流過N21，而N22上無電流。在續流期間，N21、N22兩端電壓為0。理論上，輸出電流應在次級線圈N21、N22之間均勻分布。但實際上，由于漏感與實際的磁路結構有關，輸出電流在N21、N22之間不可能是均勻分配的。

N21釋放出大部分能量，I21減小，N22通過漏感和其有效電壓使電流增加，從而完成續流過程。在負半周的有效期間VD1處于阻斷，VD2導通，N22、VD2承擔LO上所有電流。再下一個續流期間，N21、N22兩端電壓又都變為0，與上述的續流期間一樣N22釋放電流（主要波形見圖2）。

由上述分析可知：N21、N22不僅在續流期間供給負載電流，而且各線圈在相連的二極管導通時也提供負載電流。這樣，不僅增加了線圈的電流有效值使變壓器容量加大，而且兩線圈的磁路結構不同也會造成其電流值與理論值有較大差異。

3改進型雙半波整流電路

為了完成從傳統雙半波整流到改進型雙半波整流的轉化，可以利用單端正激型變換器的工作原理，把變壓器的工作過程分解為兩個部分，即正半周工作過程和負半周工作過程。這樣可得到圖3所示電路，即改進型雙半波整流電路。它是由一個沒有抽頭的變壓器次級線圈、兩個相同的整流二極管、兩個獨立相同的濾波電感和與傳統雙半波整流電路相同的濾波電容所組成。

圖1傳統雙半波整流電路

圖2傳統雙半波整流電路波形

圖3改進型雙半波整流電路

圖4改進型雙半波整流電路波形

該電路的工作過程為：在每個工作周期的正半周有效期間，變壓器次級線圈兩端電壓U2為正，VD1正偏導通，VD2反偏阻斷，VD1同時處于整流和續流工作狀態。L1通過VD1、通路續流放電。L2的電流流過變壓器的次級線圈，與VD1、C形成閉合回路。輸出電流是兩個濾波電感電流IL1、IL2的直流分量的總和。變壓器在正半周有效期間內只流過了負載電流的一半，L1兩端電壓UL1為負值，IL1逐漸減小，UL2為正，IL2增加。正半周有效期間過后，隨之而來的是一個續流間隔，U2電壓為0，I2迅速下降到0。VD2導通形成L2的續流通路，IL1繼續減小，UL2變為負值，IL2隨之減小。在負半周有效期間到來時，變壓器次級線圈電壓U2變為負，VD2處于正偏導通，VD1反偏阻斷。同理，VD2也同時具有整流和續流的作用，變壓器次級線圈上電流I2迅速改變方向，其大小等于L1上的電流值IL1。VD2整流過程中，變壓器次級線圈、VD2、C及L1構成回路，L1兩端電壓UL1變正，L1儲能，電流IL1開始增加。L2通過VD2續流釋放儲能，IL2電流下降，當U2再次為0時，又一次續流開始，L1兩端電壓UL1變負，使IL1減少，L2的電流仍保持下降。然后重復上述過程（主要波形如圖4）。

4對比分析

從傳統雙半波整流和改進型雙半波整流電路的工作原理分析比較中可以看出，后者不需要中心抽頭，也就省了由于中心抽頭帶來的匝數和磁結構不均衡現象。從而消除了因磁結構不對稱造成的次級線圈中直流分量不能抵消而產生的直流磁化問題。并且減小了變壓器的容量，簡化電路的結構，并且降低了功耗，減小了變壓器的尺寸。改進型雙半波整流電路中二極管和濾波電容的應力都與傳統雙半波整流相同，只是附加了一個濾波電感，每個濾波電感上的電流僅為輸出電流的一半。兩個濾波電感上的紋波電流相互抵消或部分抵消，這樣可以減小濾波電容的容量或減小濾波電感的電感量，而且其變壓器次級線圈承擔大約一半的輸出電流，次級線圈電流容量減小為前者的，如果考慮續流，則可繼續減小約7％。因此，改進型雙半波整流技術為使用推挽、橋式、半橋式電路提供了一更為簡單的電路結構。