開關電源原理與設計（連載46）全橋式變壓器開關電源的優缺點

1-8-3-5．全橋式變壓器開關電源的優缺點

全橋式變壓器開關電源與推挽式變壓器開關電源一樣，由于兩組開關器件輪流交替工作，相當于兩個開關電源同時輸出功率，其輸出功率約等于單一開關電源輸出功率的兩倍。因此，全橋式變壓器開關電源輸出功率很大，工作效率很高，經橋式整流或全波整流后，其輸出電壓的電壓脈動系數Sv和電流脈動系數Si都很小，僅需要一個很小值的儲能濾波電容或儲能濾波電感，就可以得到一個電壓紋波和電流紋波都很小的輸出電壓。

全橋式變壓器開關電源最大的優點是，對4個開關器件的耐壓要求比推挽式變壓器開關電源對兩個開關器件的耐壓要求可以降低一半。因為，全橋式變壓器開關電源4個開關器件分成兩組，工作時2個開關器件互相串聯，關斷時，每個開關器件所承受的電壓，只有單個開關器件所承受電壓的一半。其最高耐壓等于工作電壓與反電動勢之和的一半，這個結果正好是推挽式變壓器開關電源兩個開關器件耐壓的一半。

全橋式變壓器開關電源主要用于輸入電壓比較高的場合，在輸入電壓很高的情況下，采用全橋式變壓器開關電源，其輸出功率要比推挽式變壓器開關電源的輸出功率大很多。因此，一般電網電壓為交流220伏供電的大功率開關電源大部分都是使用全橋式變壓器開關電源。而在輸入電壓較低的情況下，推挽式變壓器開關電源的輸出功率又要比全橋式變壓器開關電源的輸出功率大很多。

全橋式變壓器開關電源的電源利用率比推挽式變壓器開關電源的電源利用率低一些，因為2組開關器件互相串聯，兩個開關器件接通時總的電壓降要比單個開關器件接通時的電壓降大一倍；但比半橋式變壓器開關電源的電源利用率高很多。因此，全橋式變壓器開關電源也可以用于工作電源電壓比較低的場合。

與半橋式開關電源一樣，全橋式變壓器開關電源的變壓器初級線圈只需要一個繞組，這也是它的優點，這對小功率開關電源變壓器的線圈繞制多少帶來一些方便。但對于大功率開關電源變壓器的線圈繞制沒有優勢，因為，大功率開關電源變壓器的線圈需要用多股線來繞。

全橋式變壓器開關電源的缺點主要是功率損耗比較較大，因此，全橋式變壓器開關電源不適宜用于工作電壓較低的場合，否則工作效率會很低。另外，全橋式變壓器開關電源中的4個開關器件連接沒有公共地，與驅動信號連接比較麻煩。

全橋式開關電源最大的缺點是，當兩組控制開關K1、K4和K2、K3處于交替轉換工作狀態的時候，4個開關器件會同時出現一個很短時間的半導通區域，即兩組控制開關同時處于接通狀態。這是因為開關器件在開始導通的時候，相當于對電容充電，它從截止狀態到完全導通狀態需要一個過渡過程；而開關器件從導通狀態轉換到截止狀態的時候，相當于對電容放電，它從導通狀態到完全截止狀態也需要一個過渡過程。

當兩組開關器件分別處于導通和截止過渡過程時，即兩組開關器件都處于半導通狀態時，相當于兩組控制開關同時接通，它們會造成對電源電壓產生短路；此時，在4個控制開關的串聯回路中將出現很大的電流，而這個電流并沒有通過變壓器負載。因此，在4個控制開關K1、K4和K2、K3同時處于過渡過程期間，4個開關器件將會產生很大的功率損耗。為了降低控制開關過渡過程產生的損耗，一般在全橋式開關電源電路中，都有意讓兩組控制開關的接通和截止時間錯開一小段時間。