開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)（連載46）全橋式變壓器開關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)

1-8-3-5．全橋式變壓器開關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)

全橋式變壓器開關(guān)電源與推挽式變壓器開關(guān)電源一樣，由于兩組開關(guān)器件輪流交替工作，相當(dāng)于兩個(gè)開關(guān)電源同時(shí)輸出功率，其輸出功率約等于單一開關(guān)電源輸出功率的兩倍。因此，全橋式變壓器開關(guān)電源輸出功率很大，工作效率很高，經(jīng)橋式整流或全波整流后，其輸出電壓的電壓脈動(dòng)系數(shù)Sv和電流脈動(dòng)系數(shù)Si都很小，僅需要一個(gè)很小值的儲(chǔ)能濾波電容或儲(chǔ)能濾波電感，就可以得到一個(gè)電壓紋波和電流紋波都很小的輸出電壓。

全橋式變壓器開關(guān)電源最大的優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)4個(gè)開關(guān)器件的耐壓要求比推挽式變壓器開關(guān)電源對(duì)兩個(gè)開關(guān)器件的耐壓要求可以降低一半。因?yàn)?，全橋式變壓器開關(guān)電源4個(gè)開關(guān)器件分成兩組，工作時(shí)2個(gè)開關(guān)器件互相串聯(lián)，關(guān)斷時(shí)，每個(gè)開關(guān)器件所承受的電壓，只有單個(gè)開關(guān)器件所承受電壓的一半。其最高耐壓等于工作電壓與反電動(dòng)勢之和的一半，這個(gè)結(jié)果正好是推挽式變壓器開關(guān)電源兩個(gè)開關(guān)器件耐壓的一半。

全橋式變壓器開關(guān)電源主要用于輸入電壓比較高的場合，在輸入電壓很高的情況下，采用全橋式變壓器開關(guān)電源，其輸出功率要比推挽式變壓器開關(guān)電源的輸出功率大很多。因此，一般電網(wǎng)電壓為交流220伏供電的大功率開關(guān)電源大部分都是使用全橋式變壓器開關(guān)電源。而在輸入電壓較低的情況下，推挽式變壓器開關(guān)電源的輸出功率又要比全橋式變壓器開關(guān)電源的輸出功率大很多。

全橋式變壓器開關(guān)電源的電源利用率比推挽式變壓器開關(guān)電源的電源利用率低一些，因?yàn)?組開關(guān)器件互相串聯(lián)，兩個(gè)開關(guān)器件接通時(shí)總的電壓降要比單個(gè)開關(guān)器件接通時(shí)的電壓降大一倍；但比半橋式變壓器開關(guān)電源的電源利用率高很多。因此，全橋式變壓器開關(guān)電源也可以用于工作電源電壓比較低的場合。

與半橋式開關(guān)電源一樣，全橋式變壓器開關(guān)電源的變壓器初級(jí)線圈只需要一個(gè)繞組，這也是它的優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)小功率開關(guān)電源變壓器的線圈繞制多少帶來一些方便。但對(duì)于大功率開關(guān)電源變壓器的線圈繞制沒有優(yōu)勢，因?yàn)?，大功率開關(guān)電源變壓器的線圈需要用多股線來繞。

全橋式變壓器開關(guān)電源的缺點(diǎn)主要是功率損耗比較較大，因此，全橋式變壓器開關(guān)電源不適宜用于工作電壓較低的場合，否則工作效率會(huì)很低。另外，全橋式變壓器開關(guān)電源中的4個(gè)開關(guān)器件連接沒有公共地，與驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接比較麻煩。

全橋式開關(guān)電源最大的缺點(diǎn)是，當(dāng)兩組控制開關(guān)K1、K4和K2、K3處于交替轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)的時(shí)候，4個(gè)開關(guān)器件會(huì)同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)很短時(shí)間的半導(dǎo)通區(qū)域，即兩組控制開關(guān)同時(shí)處于接通狀態(tài)。這是因?yàn)殚_關(guān)器件在開始導(dǎo)通的時(shí)候，相當(dāng)于對(duì)電容充電，它從截止?fàn)顟B(tài)到完全導(dǎo)通狀態(tài)需要一個(gè)過渡過程；而開關(guān)器件從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換到截止?fàn)顟B(tài)的時(shí)候，相當(dāng)于對(duì)電容放電，它從導(dǎo)通狀態(tài)到完全截止?fàn)顟B(tài)也需要一個(gè)過渡過程。

當(dāng)兩組開關(guān)器件分別處于導(dǎo)通和截止過渡過程時(shí)，即兩組開關(guān)器件都處于半導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，相當(dāng)于兩組控制開關(guān)同時(shí)接通，它們會(huì)造成對(duì)電源電壓產(chǎn)生短路；此時(shí)，在4個(gè)控制開關(guān)的串聯(lián)回路中將出現(xiàn)很大的電流，而這個(gè)電流并沒有通過變壓器負(fù)載。因此，在4個(gè)控制開關(guān)K1、K4和K2、K3同時(shí)處于過渡過程期間，4個(gè)開關(guān)器件將會(huì)產(chǎn)生很大的功率損耗。為了降低控制開關(guān)過渡過程產(chǎn)生的損耗，一般在全橋式開關(guān)電源電路中，都有意讓兩組控制開關(guān)的接通和截止時(shí)間錯(cuò)開一小段時(shí)間。