半桥电流源高频链逆变电路分析

关键字：逆变

 半桥 高频链 电流源 

1　引言

　　半桥电流源高频链逆变电路拓扑如图所示

[1]。图 1 为采用半桥电流源高频链逆变电路

拓扑，其中

Q1、Q2 组成高频逆变器，Q3、Q4 组成一个周波变换器，Tr 为高频变压器。图 2

为半桥电流源高频链逆变电路输出接感性负载的主要波形示意图。半桥电流源高频链逆变电
路是以反激式直直功率变换器为基础的，电路工作在电感电流断续模式，通过控制开关管
Q1、Q2、Q3、Q4 可以得到四种工作模式 A、B、C 和 D，每一种工作模式电路的拓扑结构都相
当于一个反激式直直功率变换器，对于不同的负载，逆变器的工作模式顺序不同

[1,2,3]。半

桥电流源高频链逆变电路具有以下特点：拓扑简洁、控制方案简单、使用器件少、效率高、可
靠性高以及良好的动态响应。因而具有较好的应用前景。但在工程实践中，吸收电路的设计
及变压器匝比的设计不适会加大变换器中的损耗，降低效率。本文将在对半桥电流源高频链
逆变器的电压应力分析的基础上，利用仿真的方法分析吸收电路结构及变压器匝比与损耗
的关系。

2　吸收电路

　　半桥电流源高频链逆变电路是以

Flyback 电路为基础的，为了减小功率场效应管关断

时，存储在漏感中的能量引起功率场效应管漏源电压尖峰，在

Flyback 中通常要在 MOS 漏

源或变压器绕组两端加漏感能量吸收电路。但在半桥电流源高频链逆变电路中，组成高频逆
变器的

Q1、Q2 具有漏感能量回馈通路，无须吸收电路；组成周波变换器的 Q3、Q4 在能量

回馈时高频开关，在其关断时无漏感能量泻放回路，必须加吸收电路。

　　

1）高频逆变器电压应力分析

　　在能量从电源传递到负载过程中，高频逆变器

Q1、Q2 高频开关，当 Q1 或 Q2 关断时，

存储在变压器原边漏感中的能量必须有泻放的通路，否则将在

Q1 或 Q2 的漏源产生极高的

电压尖峰，导致

MOS 管损坏。下面以输出正弦波正半周为例，分析高频逆变器工作时漏感

能量回馈通路，对应图

2 中的状态 A。此时 Q1 高频斩波，Q2 关断，Q3 常通，Q4 一直关断。

在

Q1 导通时，能量存储在原边电感，在 Q1 关断时，原边电感电流最大，存储在电感中的

能量最大。耦合到副边的能量通过

Q3 传递到负载，存储在原边漏感中能量通过 Q2 的体二

极管回馈给

C2。因而高频逆变器 Q1、Q2 上最大漏源电压为输入直流电源电压 UIN，不需要

吸收电路。

2）周波变换器电压应力分析