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一、全橋 DC/DC 變換電路基本構(gòu)成

全橋 DC/DC 變換電路主要由以下幾部分組成：

輸入直流電壓（Vin） ：為電路提供輸入能量，是整個(gè)電路工作的基礎(chǔ)電源。

全橋逆變電路 ：由四個(gè)開(kāi)關(guān)管（常用 MOSFET 或 IGBT 等功率器件）Q1、Q2、Q3、Q4 及其對(duì)應(yīng)的續(xù)流二極管 D1、D2、D3、D4 組成。這四個(gè)開(kāi)關(guān)管兩兩組成一對(duì)橋臂，分別是 Q1 與 Q2、Q3 與 Q4，它們?cè)诳刂菩盘?hào)的作用下互補(bǔ)導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)將直流電壓轉(zhuǎn)換為高頻交流方波電壓的功能。在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷的瞬間，由于變壓器的漏感和開(kāi)關(guān)管結(jié)電容的存在，會(huì)在開(kāi)關(guān)管兩端產(chǎn)生高頻振蕩引起的電壓尖峰，為了保護(hù)開(kāi)關(guān)管不被過(guò)高的電壓擊穿，設(shè)置了鉗位二極管，當(dāng)電壓尖峰超過(guò)輸入電壓時(shí)，鉗位二極管導(dǎo)通，將開(kāi)關(guān)管兩端電壓限制在輸入電壓范圍內(nèi)。

高頻變壓器 ：起到降壓作用，將全橋逆變電路產(chǎn)生的高頻交流方波電壓轉(zhuǎn)換為較低的電壓值。同時(shí)，變壓器還能實(shí)現(xiàn)輸入與輸出電路之間的電氣隔離，確保安全性和可靠性。

輸出整流濾波電路 ：由整流二極管、濾波電感 L 和濾波電容 C 等組成。整流二極管將變壓器次級(jí)輸出的交流電壓進(jìn)行全波整流，轉(zhuǎn)化為直流電壓，但此時(shí)的直流電壓含有一定的紋波，濾波電感和電容的作用就是對(duì)整流后的電壓進(jìn)行平滑濾波處理，最終在負(fù)載電阻 R 上得到穩(wěn)定、平滑的直流電壓。

二、全橋 DC/DC 變換電路工作原理

輸入的直流電壓首先經(jīng)過(guò)全橋逆變電路，通過(guò)控制四個(gè)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷順序和時(shí)間，在高頻變壓器的初級(jí)繞組產(chǎn)生高頻交流方波電壓。這個(gè)高頻方波電壓經(jīng)過(guò)變壓器的降壓作用后，在次級(jí)繞組得到較低的交流電壓。隨后，次級(jí)交流電壓經(jīng)過(guò)輸出整流濾波電路的整流和濾波處理，最終在負(fù)載上得到穩(wěn)定、平滑的直流電壓，從而實(shí)現(xiàn)直流 - 交流 - 直流的電壓變換過(guò)程，滿足不同負(fù)載對(duì)電壓幅值和質(zhì)量的要求。

三、全橋變換器三種基本控制方式

（一）雙極性控制方式

開(kāi)關(guān)管動(dòng)作特點(diǎn) ：在雙極性控制方式中，開(kāi)關(guān)管 Q2 和 Q3、Q1 和 Q4 分別組成兩對(duì)，這兩對(duì)開(kāi)關(guān)管同時(shí)開(kāi)通和關(guān)斷，并以 PWM（脈寬調(diào)制）方式交替進(jìn)行。它們的開(kāi)通時(shí)間被限制在不超過(guò)半個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，即開(kāi)通角小于 180 度。例如，當(dāng) Q1 和 Q4 導(dǎo)通時(shí)，電流從輸入電壓源正極出發(fā)，經(jīng) Q1、變壓器初級(jí)繞組的一個(gè)方向、Q4 回到輸入電壓源負(fù)極，此時(shí) Q2 和 Q3 承受的電壓為輸入電壓 Vin；反之，當(dāng) Q2 和 Q3 導(dǎo)通時(shí)，電流方向相反，Q1 和 Q4 承受的電壓為 Vin。

電壓尖峰及鉗位措施 ：當(dāng)四個(gè)開(kāi)關(guān)管全部截止時(shí)，每個(gè)開(kāi)關(guān)管所承受的電壓為 Vin/2。然而，在開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)過(guò)程中，由于高頻變壓器的漏感與開(kāi)關(guān)管結(jié)電容的相互作用，會(huì)產(chǎn)生高頻振蕩，進(jìn)而引起電壓尖峰。若電壓尖峰超過(guò)輸入電壓 Vin，鉗位二極管 D1 - D4 便會(huì)導(dǎo)通，將開(kāi)關(guān)管兩端的電壓箝位在輸入電壓 Vin 上，防止過(guò)高的電壓對(duì)開(kāi)關(guān)管造成損壞，有效保護(hù)電路的正常運(yùn)行。

應(yīng)用地位 ：這種控制方式是過(guò)去全橋電路最基礎(chǔ)的控制方式，在一些對(duì)控制精度和效率要求相對(duì)不是特別高的早期全橋電路應(yīng)用中較為常見(jiàn)，但隨著技術(shù)的發(fā)展和更高性能需求的出現(xiàn)，逐漸被其他更先進(jìn)的控制方式所取代。

（二）有限雙極性控制方式

開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通規(guī)律 ：在有限雙極性控制方式的電路里，同一個(gè)橋臂的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管（如 Q2 和 Q4）以 180 度互補(bǔ)導(dǎo)通的方式工作，而另一個(gè)橋臂的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通占空比則可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。具體來(lái)說(shuō)，在交流電的正半周期內(nèi)，Q4 一直處于開(kāi)通狀態(tài)，而 Q1 只在特定時(shí)間段內(nèi)開(kāi)通；在負(fù)半周期內(nèi)，Q2 一直開(kāi)通，Q3 僅在相應(yīng)的一段時(shí)間內(nèi)開(kāi)通。并且，Q1 和 Q3 分別在 Q4 和 Q2 之前關(guān)斷。基于這種導(dǎo)通時(shí)序的差異，可將 Q1 和 Q3 組成的橋臂定義為超前橋臂，而 Q2 和 Q3 組成的橋臂則被稱為滯后橋臂。這種導(dǎo)通方式使得電路在不同半周期內(nèi)能夠靈活調(diào)節(jié)能量傳輸，適應(yīng)不同的負(fù)載和輸入條件。

波形特點(diǎn)及應(yīng)用 ：各開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)波形和工作波形呈現(xiàn)出特定的規(guī)律，這種控制方式在一定程度上兼顧了電路的效率和控制靈活性，尤其適用于一些對(duì)輸出電壓波形質(zhì)量和動(dòng)態(tài)性能有一定要求的全橋 DC/DC 變換電路應(yīng)用場(chǎng)合，如在一些中等功率的電源系統(tǒng)或?qū)﹄妷赫{(diào)整速度有一定要求的工業(yè)設(shè)備電源中。

（三）移相控制方式

移相原理及橋臂定義 ：移相控制方式的核心在于兩個(gè)橋臂的導(dǎo)通之間存在一個(gè)相位差，即移相角。每個(gè)橋臂的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管依然保持 180 度互補(bǔ)導(dǎo)通。通過(guò)調(diào)節(jié)移相角的大小，可以改變輸出脈沖的寬度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的有效調(diào)節(jié)。其中，Q1 和 Q3 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別領(lǐng)先于 Q4 和 Q2，由此可定義 Q1 和 Q3 組成的橋臂為超前橋臂，而 Q2 和 Q4 組成的橋臂則為滯后橋臂。

波形特征及應(yīng)用優(yōu)勢(shì) ：各開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)波形和工作波形具有明顯的移相特征，

移相控制方式能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸出電壓的精確調(diào)節(jié)，并且在較寬的負(fù)載范圍內(nèi)保持較高的效率。它還具備軟開(kāi)通和軟關(guān)斷的優(yōu)勢(shì)，能夠有效降低開(kāi)關(guān)管在開(kāi)關(guān)過(guò)程中的損耗和電磁干擾，因此在當(dāng)今的全橋 DC/DC 變換電路中得到了廣泛應(yīng)用，特別是在高功率、高效率要求的場(chǎng)合，如服務(wù)器電源、通信電源、新能源汽車充電樁等，幾乎成為了主流的控制方式。