由于半桥变换器晶体管承受的关断电压与双端正激变换器(图2.13)承受的关断电压同样为Vdc(而非2Vdc),所以这两种拓扑构成的电源在网压为220V的欧洲市场设备中得到了广泛应用。有必要对两者进行比较。
两者最主要区别在于,半桥变换器次级输出为全波整流而非双端正激变换器输出的半波整流。因此半桥变换器的方波频率是正激变换器的两倍,从而使半桥变换器输出电感L、输出电容C的数值小得多。
补充:“频率”这个术语,当用于双端和单端变换器时,意义不大。用它研究次级脉冲的重复率更合适。若次级脉冲重复率(一般为单端变换器开关频率的两倍)相同时,传输的转换功率也是相同的。这仅关乎(与频率相关的)功率转换的方式,而与(双端和单端变换器)功率额定值的区别无关。如在推挽情况下,正负半周期各产生一个输出脉冲,从而导致每个周期有两个脉冲(脉冲频率加倍)。所以简单地使单端拓扑在相同的周期内产生两个脉冲,也会在输出端得到相同的输出。
单端和双端变换器的本质区别体现在磁感应增量上。推挽变换器使磁通量从BH环曲线的负端(第三象限)变化到正端(第一象限),而单端变换器仅在零磁通量到正磁通量之间变化,即前者为后者磁通量的两倍。然而,一般当开关频率在50kHz以上时,磁心损耗限制磁通摆幅的峰—峰值不得超过200mT,这个磁通摆幅值很容易由推挽和单端变换器推导而得。
正激变换器次级峰值电压比半桥变换器高,因为它的次级占空比只有半桥变换器的一半。但这一点只在2.5.1节中讨论的情况下(输出直流电压大于200V)才比
较明显。因为正激变换器的变压器必须承受全部电源电压,所以正激变换器变压器初级绕组匝数是半桥变换器的两倍。因此半桥变换器绕组的成本较低,寄生电容也更小。
补充:尽管半桥变换器的绕组更少,但是电流加倍,且铜损与I2成正比,所以在要求相同的铜损时,线径必须是正激变换器的两倍。
半桥变换器的另一优点是它的由邻近效应(见7.5.6.1节)形成的绕组损耗比正激变换器的稍低。
邻近效应损耗是由于相邻绕组层的电流感应涡流电流造成的,它随着绕组层数增加而迅速增加。由于相同功率及相同直流输出电压下半桥变换器初级匝数只有双端正激变换器的一半,所以其损耗比正激变换器的小。但由于半桥变换器的线径较大,如正激变换器所需圆密耳数为[图片](式(2.42)),而半桥变换器的为[图片](式(3.3)),所以最终两者实际损耗相差也不大。
实际应用中,半桥变换器邻近效应损耗较小的优点并不显著。关于邻近效应损耗将在第7章详细讨论。