如何正确理解半桥逆变电路的工作原理

在磁环绕组的电压出现峰值以后，随着ic2的增加，磁环的磁导率μ进一步下降（极端的情况下，当电流太大时，磁环甚至可能饱和，磁导率μ会很小）以及di/dt的下降，磁环绕组上的电压将急剧下降，出现了磁环绕组N2上的电压vN2低于vBE2的情况（图2b中vBE2曲线有一段高于vN2曲线）。这一点十分重要，它会使基极电流iB2反向，从基区流出，变为负值（实际上是基区中多余的少数载流子—电子、跨越发射结返回到发射极，电子从基极流向发射极），与正常的基极电流iB2方向相反，如图2c所示。正是依靠这个反向电流?iB2的帮助，使基区多余的电子消失，三极管VT2得以从饱和状态退出，进入放大状态，所用的时间即为管子的存储时间ts（通常我们定义从iB2变负开始起、到管子由饱和退出变为放大状态所用的时间称为管子的存储时间，它和管子参数及其激励程度即饱和的深浅有关）。一旦管子进入放大状态，电流ic2的下降，就会通过磁环变压器的正反馈使iB2减小，ic2进一步减校由于这种再生反馈的结果，使集电极电流ic2很快由某一较大值跳变为零、而三极管VT2由导通变为截止。这时，我们在示波器上看到ic2波形后沿中有一个向下的跳变，变化很快，所用的时间是很短的（图2a）。

由于iB2变为负值，以及iB2、ic2 、iE2之间满足iE2═iB2+ic2的关系，发射极电流iE2会在其峰值附近出现一个向下的凹陷，凹陷的开始点同基极负电流的开始点是一致的，在观察发射极电阻上的电压（即发射极电流iE2）波形时，很容易看到这种情况。

从本节的讨论中可以得出以下结论：

1．1 管子由导通变为截止的过程，并不像过去普遍所认为的那样，靠磁环饱和使各绕组感应电动势变为零造成的；而是由于在管子饱和后的某一时刻，磁环绕阻上的电压低于管子的基极电压，出现了反向的基极电流，使管子退出饱和，进入放大状态，ic减小，并通过外电路的正反馈使ic进一步减小，结果管子由导通变为截止。

实际上，磁环是否饱和并不是半桥逆变电路中两个管子转换的必要条件，在这点上我与叶工的文章深有同感。大家知道，在有的电路中VT1 、VT2基极驱动是由绕在电感的两个副绕组产生的。显然，工作时电感是不能饱和的，又如在推挽电路中也未用到可饱和的磁环变压器，这都从另一侧面证实了上述论点。

1．2 管子（在本例中为VT2）的导通时间的长短与以下因素有关：磁环感应电动势到达其峰值时间的早晚（它取决于磁环材料的性质及其尺寸、流经电感电流的变化率di/dt的变化趋势）、管子基极驱动电流iB的大小即管子饱和的深浅、管子开关参数中存储时间ts的长短，以及外电路元件参数等诸多因素有关。

一般说来，磁环的厚度愈厚，则磁环感应电动势到达其峰值时间愈晚；磁环的匝数愈多、磁导率μ愈大，则三极管的基极驱动愈厉害，饱和程度愈深，而其退出饱和所用的时间也愈

3长，这时，半桥逆变电路的工作频率愈低。

加大发射极电阻RE，增加其负反馈作用，三极管不易饱和，工作频率将变高；加大基极电阻RB，减小基极驱动电流iB，三极管也不易饱和，工作频率亦将变高。

在同样匝数下，减小磁环的尺寸（外径及厚度），则磁环感应电动势到达其峰值的时间提前，电路的工作频率将变高。电感L2的 数值越大，流过它的电流iL变化越慢，电路的工作频率将越低。至于灯管的等效电阻及启动电容对电路的工作频率的影响，在分析了半桥逆变电路的等效电路以后，我们可以从推导所得出的数学表达式知道其变化规律。

二．三极管如何由截止变为导通（以VT1为例）

从上节的讨论中我们知道，VT2在由导通变为截止的快速变化过程中，管子处于放大区，iC2会逐渐减小。由于反馈，使磁环绕组N2上的电压由大变小，并改变极性，结果绕组N2上的电压上负下正，而绕组N1上的电压上正下负，vN1变正，从而使VT1的基极电压也变正，但VT1并不马上就能由截止变为导通，而延迟一段时间，如同图2a中iB2比vN2延迟一段时间是一样的。为何延迟一段时间，我们在后面讨论续流电容C4的作用时会看到，它是由于电容C4充电（或放电）的持续时间所造成的。

在vBE1变为足够正时,VT1的BE结及 BC结均变为正偏, 较大的正vBE1值除产生正向的基极驱动电流iB1、、向基区注入大量的电子外，还产生由基极流向集电极的反向电流?ic1，此电流由集电极流出，经C7流入灯管，同先前VT2流过灯管及电感L2的电流ic2方向是一致的，两者共同组成灯管电流。在这里，反向集电极电流?ic1的流通路径是：由VT1集电极经C7、灯管、电感L2、磁环绕组N3、N1及电阻R3（或通过接于VT1的BE结的反向二极管）流回基极。在集电极电流-ic1反向流通（i