非隔离型半桥和隔离型半桥是怎么回事？二者有何区别

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在开关电源拓扑结构中，半桥是极为常见的基础拓扑结构，它常常应用在两类开关电源中:

①、非隔离型开关电源

②、隔离型开关电源

现在来看看它们之间的相同和不同之处:

一、非隔离型半桥开关电源

该类电源常见为BUCK降压结构，此外还有BOOST升压结构等。

如图示



从图中可以看出:

①该结构电源没有高频变压器做电气隔离

②输入与输出共地

③有两个场效应开关管1和Q2

Q1为高边侧开关管，也称同步整流管，Q2为低边侧开关管，也称续流管。

BUCK降压芯片U1输出两路HO、LO驱动信号，相位相差180度，控制Q1、Q2交替导通。

④有自举升压电路提供浮动电源

由于该电路特点是共地结构，只有下管Q2有供电电源的地，是稳定的。而上管的地是悬浮状，是不稳定状态。

因此Q1就需要一个悬浮供电电路供电才能导通，在该电路中，它由自举升压二极管D1、自举升压电容Cⅰ构成。

当Q2导通时，输入电源VlN经过BUCK芯片内部电路降压后由VCC脚输出，再通过自举升压二极管D1，滤波电容C2滤波，给自举电容C1充电。

C1充满电后，就形成了Q1源极悬浮供电电源，在芯片HO驱动信号驱动下，Q1导通。

Q1、Q2交替导通，Q1导通、Q2截止时，给储能电感L1充电，Q1截止、Q2导通时，L1通过Q2释放能量给输出电容C3充电和负载供电。

如图示

R1为输出电流检测电阻，当过流时，R1上的压降变大，反馈到芯片U1的CS脚(电流检测脚)。

芯片根据CS脚电压变化与内部基准电压比较，调整HO、HL信号占空比，从而调整了输出电流。

R2为输出电压VouT取样电阻，当VOUT电压增大时，R2下端的取样电压也增大，反馈到芯片FB脚，芯片通过与基准电压比较后，调整HO、LO的输出，从而稳定了输出电压的稳定。

如图示


二、隔离型半桥拓扑结构开关电源

该类半桥拓扑结构特点:

①在输入与输出之间加入了高频变压器做电气隔离

②输入地与输出地分开。

③同样也有两个开关管，两管在驱动芯片驱动下，交替导通，再通过高频变压器转换能量。

④两个开关管串联，通过隔直谐振电容(一个或两个串联)与高频变压原边线圈相连。

如图示

从图中可以看出，它是隔离式正激半桥同步全波整流开关电源。

U1为半桥电源管理芯片

Q1、Q2为半桥上、下臂开关管

C1、C2为谐振电容

T1为正激高频变压器

T2、T3为同步整流驱动变压器

Q3、Q4为同步整流场效应管

工作原理简析:

①在电源芯片U1正常工作时，它的HO、LO端输出相位相差180度的驱动信号，驱动Q1、Q2交替导通。

②当HO端输出高电平，LO输出低电平，Q1导通。电流方向:

+300V→Q1→L1→C2→地

如图示

此时L1通过高频变压器向次级转换能量，同步整流管Q3导通，Q4截止。

③当HO输出低电平驱动信号，LO输出高电平驱动信号，下管Q2导通，上管Q1截止。此时电流方向:

十300V→C1→L1→Q2→地

如图示

此时，通过高频变压器T1转换能量，同步整流管Q4导通而Q3截止。

通过Q3、Q4构成的全波整流，经LC滤波形成稳定的电压供负载使用。

从上面示例可以看出，非隔离型半桥拓扑结构开关电源与隔离型半桥拓扑结构区别还是很大的。
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李杨

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