半橋隔直電容計算辦法！

2021-04-26 ryder

工程師都了解實際的開關電源半橋拓撲都有一個隔直電容，其確實原理拓撲中是沒有這個電容的。這個電容的存在一定是有它的道理的，該要怎么樣理解，又該要怎么樣計算它的容量？

圖1

半橋基本工作原理

首先忽略小容量阻斷電容Cb，則Np下端可近似地看作連接到C1和C2的連接點。若C1、C2的容量基本相等，則連接處的電壓近似為整流輸出電壓的一半，約為168V。通常的做法是在C1、C2的兩端各并接等值放電電阻來均衡兩者的電壓。圖1中的開關Q1和Q2輪流導通半個周期。Q1導通Q2關斷時，Np的同名端（有點端）電壓為＋168V，Q2承受電壓為336V；同理，Q2導通Q1關斷時，Q1承受電壓為336V，此時Np同名端電壓為-168V。

Cb的作用

從原理上講Cb是可以不要的，但原理終歸是原理是純理想化的東西，但我們是工程師我們要設計產品一定要聯系實際。原理成立的前提是C1和C2上的電壓是完全相等的，但在實際的半橋電源中一定不會相等，為什么呢？比如C1和C2兩個電容雖然選的是同一型號同一容量但總會存在誤差，從而使C1、C2兩端的電壓不相等。我們假設C1兩端的電壓170V，C2兩端的電壓為166V，半橋拓撲上管下管的導通時間是相同的，依據伏秒平衡一個周期下來就會4VD是多出來的復不了位打破了平衡（多出來的這4V也可以理解成直流分量），經過多個周期后磁芯就飽和了。

我們再來分解一下，還是C1為170V，C2為166V，如果有Cb的存在上管導通時，正向加在繞組兩端的電壓就會被Cb分掉一些（左負右正）不會達到170V，下管導通時，由于Cb上存在左負右正的少量電壓，Cb的這個電壓會重疊在C2的166V之上，一起加在繞組兩端（方向跟上面的相反）繞組上的電壓就會超過166V，從而調整了磁通不平衡，使系統收斂。

留意一下，電路系統中存在著其他很多不確定的因素，Cb電容不一定是左正右負，也有可能右正左負，無論是正向充電還是反向充電Cb電容都在不斷的在做著維護平衡的工作。

上面的分解惟有一個大概的思路，有很多地方不嚴謹還請諒解，有興致的朋友可以自己更進一步的精確分解。

隔直電容Cb是要怎么樣計算的？

圖2

設準許的下降量為dV，萌生該壓降的等效平頂脈沖電流為Ipft，而流通該電流的時間為0.8T/2（假設），所需的阻斷電容值可用下式得到

Ipft的計算很簡單

設效率為80％，則

電源輸入電壓最低時，輸入功率等于初級電壓最小值與對應的初級電流均勻的乘積。即1.25Po=(Vdc/2)(Ipft)(0.8T/T)

其中Vdc（下方加一橫）為最低輸入直流電壓。

實際舉例計算隔直電容Cb的容量

一個功率為150W的半橋開關電源，額定直流輸入電壓為320V，頻率為100kHz，設有15％的網壓波動，最小輸入電壓為272V，則初級電壓應為272/2＝136V。

初級平頂脈沖電壓的準許下降量約為10％，即約為14V，又已知功率為150W，Vdc=272V，Ipft=3.13150/272=1.73A，