半桥结构电源转换器：高功率密度与优势解析

本文主要介绍了半桥结构及其在高功率密度电源转换器中的应用，包括半桥转换器的基本定义、工作原理、优势与缺点，以及LM5035芯片的相关特点和应用。 半桥转换器是一种常用的电力电子拓扑结构，其主要特点是利用变压器进行输入输出隔离的降压转换。相较于正激结构，半桥转换器的优势在于电压应力减半，这意味着可以使用更低RDS(ON)的MOSFET，从而降低开关损耗。此外，半桥结构的变压器体积更小，有效开关频率更高，变压器利用率接近100%，适用于从100W到500W甚至更高的功率范围。 标准的半桥转换器具有接近100%的有效占空比，这意味着它能实现高功率密度的设计。初级开关承受的电压较低，允许使用更高效的MOSFET。由于变压器的磁芯摆幅限制在B-H曲线的两个象限内，可以使用更小的磁芯，进一步减小体积。然而，半桥转换器也有其不足，例如需要第三类补偿，并且仅提供电压模式控制。 半桥转换器的工作原理基于上下两个开关管（如图中的HO和LO）交替导通，通过变压器传递能量。公式VOUT=n•½VIN•D描述了输出电压VOUT与输入电压VIN、开关占空比D和变压器变比n的关系。当上管导通时，初级线圈获得½Vin的电压，次级线圈则产生相应的负电压。下管导通时，情况相反，形成正向电压。通过这种方式，半桥变压器的初级线圈交替输入正负功率脉冲，然后在次级线圈中进行合成，由同步整流器SR1和SR2进行高效转换。 LM5035是一款针对半桥转换器设计的芯片，具备UVLO（欠压锁定）、AGND和PGND等接口，以及COMP、SS、RT、RAMP等控制引脚，用于环路补偿和系统控制。该芯片还提供了OVP（过压保护）功能，确保系统安全运行。LM5035的评估电路板可以用于测试和验证其性能，适用于各种半桥转换器的应用场景。 半桥结构在高功率密度电源转换器中扮演着重要角色，通过巧妙的电路设计和优化的控制策略，能够实现高效、小型化的设计。而LM5035芯片则为这种设计提供了集成的解决方案，简化了系统开发并提高了可靠性。