全桥变换器工作原理是什么？手把手带你设计一款全桥变换器！

一直以来，全桥变换器都是大家的关注焦点之一。因此针对大家的兴趣点所在，小编将为大家带来全桥变换器的相关介绍，详细内容请看下文。

一、全桥变换器及其工作原理

全桥变换器，顾名思义，是一种采用全桥电路结构的电力变换器。它通常由四个功率开关管（如IGBT、MOSFET等）组成全桥电路，通过高频开关动作实现对直流电的斩波和控制，进而输出所需的交流电信号。全桥变换器不仅具有较高的输出电压和输出功率，还具备良好的波形控制能力和稳定性，是现代电力转换和控制领域中的重要产品。

全桥变换器的工作原理主要基于高频开关管对直流电源的控制和变换。具体来说，其工作原理可以分为以下几个步骤：

1、直流输入 ：全桥变换器的输入端接收直流电源，该直流电源可以是电池组、整流桥输出的直流电等。

2、开关管控制 ：通过控制四个开关管的通断状态，将直流电源分割成不同时间段的电流路径。这些开关管通常成对工作，形成两个半桥电路，每个半桥电路包含两个开关管。

3、电压变换 ：在开关管的控制下，直流电源被斩波成高频交流信号。这些交流信号的频率、幅值和相位取决于开关管的控制方式和参数。

4、滤波与整流 ：高频交流信号经过滤波电路和整流电路后，被转换为平滑的直流电或所需的交流电波形（如正弦波、方波等）。滤波电路用于去除高频噪声和纹波，确保输出信号的稳定性。

5、输出控制 ：通过调整开关管的占空比、频率等参数，可以实现对输出电压、电流和功率的精确控制。此外，还可以引入反馈控制系统，根据输出信号的实际值与目标值的偏差进行调整，以实现闭环控制。

二、全桥PFC AC/DC变换器设计

单相全桥整流器的输入是单相交流电源，输出是直流电压，采用双闭环控制方式。外环为直流电压的控制回路，用来控制输出电压的稳定，内环为电感电流回路，用来调整输入电压与输入电流同相位，达到单位功率因数的效果。

单相全桥整流器的电流回路模型可以采用上几期的逆变器模型，其控制方块图的设计如下图所示。

电流环设计：

电流回路控制器采用反馈与前馈控制并用，假设输入电流可以与输入电压同相位达到单位功率并网，前向控制信号可以消除输入电压为电流回路的扰动。因此，电流回路的控制回路为：

根据上图可以看出电流环的带宽是由K1决定，一般情况下电流环带宽为开关频率的十分之一到五分之一。

整流器的电流命令是外环的电压回路的输出。为了保证输入电流与输入电压同相位从而将电压环的输出乘以与输出电压同相位的单位正弦波作为电流环的电流命令。

电压环设计：

交流侧的输入功率为：

基于有功功率平衡可知，

直流侧由电容充电可知：

考虑到电路中的二次谐波分量，电压外环的带宽需要远小于120Hz以保证输出电流低失真，但是带宽过小电压环的动态响应太差。因此，最佳的带宽一般定在20Hz，使之兼顾电压响应速度与输入电流失真。

选择type II型控制器后可参考电流环设置进行计算参数K、Z与P。

最后，小编诚心感谢大家的阅读。你们的每一次阅读，对小编来说都是莫大的鼓励和鼓舞。希望大家对全桥变换器已经具备了初步的认识，最后的最后，祝大家有个精彩的一天。