随着开关电源的发展，软开关技术得到了广泛的发展和应用，已研究出了不少高效率的电路拓扑，主要为PFM型的软开关拓扑和PWM型的软开关拓扑。?
近几年来，随着第三代半导体器件GAN的广泛应用以及PD电源的不断发展，这为电源变换器的发展提供了又一次机遇。对于半桥变换器来说，如果设计得当，能实现软开关变换，从而使得开关电源具有较高的效率，大大缩小电源体积。
1 两种变换器的工作原理
1.1 半桥反激变换器
图 1 和图2 分别给出了半桥反激变换器的电路图和工作波形。
图1 中包括两个互补控制的功率MOSFET（S1 和S2），其中S1 的占空比为D，S2 的占空比为（1－D）；隔直电容Cr，其上电压作为S2 开通时的电源；中心抽头变压器Tr，其原边匝数为Np，副边匝数分别为Ns；输出整流二级管D1；输出滤波电容Cout；输出整流管尖峰吸收阻容R1和C1。
从原理图上可以看出，半桥反激变换器的初级部分，和传统不对称半桥（AHB）变换器原理相同，次级部分和反激式变换器相同。半桥反激变换器的稳态工作原理如下。
????????????????????? ???图1 半桥反激变换器
???????????????????? 图2 半桥反激变换器工作原理
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1）当S1导通S2关断时，变压器原边承受正向电压，副边Ns不工作；二极管D1截止；变压器储存能量；
2）当S2导通S1关断时，隔直电容Cr上的电压加在变压器的原边，副边Ns2工作，二极管D1导通。
图 2 中n1=Np/Ns，且n1 =n。通过对电路的分析，可以得到半桥反激变换器变换器占空比D的计算公式：
1.2 半桥谐振变换器
半桥谐振变换器就是通常所讲的LLC谐振变换器。图3和图4分别给出了半桥谐振变换器的电路图和工作波形。
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???????????????????????? 图3 半桥谐振变换器
图3中，包括两个功率MOSFET（S1和S2），其占空比都为0.5；谐振电容Cr，副边匝数相等的中心抽头变压器Tr，Tr的漏感Lk，激磁电感Lm，Lm在某个时间段也是一个谐振电感，因此，在半桥谐振变换器中的谐振元件主要由以上3个谐振元件构成，即谐振电容Cr，电感Lk和激磁电感Lm；半桥全波整流二极管D1和D2，输出电容Cout。
?????????????????????????? 图4 半桥谐振变换器工作原理
图2：LLC 变换器的稳态工作原理如下。
1）〔t1，t2〕当t=t1时，S2关断，谐振电流给S1 的寄生电容放电，一直到S1上的电压为零，然后S1的体二级管导通。此阶段D1 导通，Lm上的电压被输出电压钳位，因此，只有Lk和Cr参与谐振。
2）〔t2，t3〕当t=t2时，S1在零电压的条件下导通，变压器原边承受正向电压；D1继续导通，S2及D2截止。此时Cr和Lk参与谐振，而Lm不参与谐振。
3）〔t3，t4〕当t=t3时，S1仍然导通，而D1与D2处于关断状态，Tr副边与电路脱开，此时Lm，Lk和Cr一起参与谐振。实际电路中Lm远远大于Lk，因此，在这个阶段可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变。
4）〔t4，t5〕当t=t4 时，S1关断，谐振电流给S2的寄生电容放电，一直到S2 上的电压为零，然后S2的体二级管导通。此阶段D2导通，Lm上的电压被输出电压钳位，因此，只有Lk和Cr参与谐振。
5）〔t5，t6〕当t=t5时，S2在零电压的条件下导通，Tr原边承受反向电压；D2 继续导通，而S1和D1截止。此时仅Cr和Lk参与谐振，Lm上的电压被输出电压箝位，而不参与谐振。
6）〔t6，t7〕当t=t6时，S2仍然导通，而D1和D2处于关断状态，Tr副边与电路脱开，此时Lm，Lk和Cr一起参与谐振。实际电路中Lm远远大于Lk，因此，在这个阶段可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变。
通过上面的详细分析，对这两类软开关型变换器的工作原理及其特性有了一定的了解，下面将对它们之间的差异进行比较，进一步加深对它们的认识。
2 两种变换器差异的对比
虽然半桥反激变换器和半桥谐振变换器都是软开关型变换器，但是，两者有本质的区别。半桥反激变换器是PWM型的，而半桥谐振变换器是PFM的，因此，它们在控制方法、副边整流管的电压应力、原边的电流应力等方面有很大的差异，下面将对这些差异进行详细分析。
2.1 控制方法的对比
半桥反激变换器通过调节开关管的占空比来调节输出电压，当输入电压变化范围比较大时，开关管的占空比变化范围也比较大，理论上半桥反激变换器的占空比可以超过0.5，从而适应更宽的输入电压范围。因此，半桥反激变换器的掉电维持时间特性比较好，可以广泛地应用在对掉电维持时间要求比较高的场合。
与半桥反激变换器相比，半桥谐振变换器是通过调节开关频率来调节输出电压的，也就是在不同的输入电压下它的占空比保持不变，理论上半桥谐振变换器的占空比不会超过0.5，因此，与半桥反激变换器相比，它的输入电压范围比较窄，掉电维持时间特性比较差。
2.2 副边整流管电压应力的对比
通过对半桥反激变换器工作原理的分析，可以得到副边二极管上的电压应力的计算方法如下式所示：
这样当输入电压变化时，就可以了解副边二极管电压的变化情况。
图5给出了输出电压为48V 时副边整流管上电压变化情况。当输入电压比较高时，D1上的电压比较高，因此，D1必须选用耐压等级比较高的二极管，这样就会增加电路的损耗及材料成本。
????????????? 图5 半桥反激变换器副边二极管电压应力图
相同条件下，半桥谐振变换器中副边二极管上的电压应力比半桥反激变换器小很多，因为，在半桥谐振变换器中副边二极管上的电压应力是输出电压的2倍。因此，在半桥谐振变换器中可以选择耐压比较低的二极管，从而可以提高电路的效率及降低材料成本。
2.3 副边二极管的开通对比
从对半桥反激变换器的分析可知其副边二极管是硬开通，损耗比较大；而从对半桥谐振变换器的分析可知其副边二极管是零电流开关，损耗比较小，这样就可以提高变换器的效率。因此，理论上半桥反激变换器的整体效率比半桥谐振变换器稍差（但仍远远优于其他变换器）。
2.4 其他方面
首先，在半桥反激变换器中上下开关管的占空比是互补的，因此，半桥反激变换器中的变压器有直流偏置现象；而在半桥谐振变换器中上下开关管的占空比是相等的，因此，半桥谐振变换器中的变压器没有直流偏置现象。
其次，半桥谐振变换器是通过调开关管的工作频率来调节输出电压，因此，对于半桥谐振变换器来说，要实现同步整流控制比较复杂；而半桥反激变换器是通过调开关管的占空比来调节输出电压，因此，对于半桥反激变换器来说，要实现同步整流控制相对简单。
2.5 电流应力方面
通过对半桥谐振变换器的分析，可知其电流应力比较高，输出电流纹波比较大；而在半桥反激变换器中电流应力比较低，输出电流纹波比较小。
2.6 输出电压范围
?? 通过对半桥反激变换器控制原理的分析可知，半桥反激变换器的输出电压范围更宽，而半桥谐振变换器的输出电压范围非常窄。因此，在有多种输出电压的PD电源领域，半桥反激变换器更为适合，可以省去一级DC/DC变换器。
3 结语
通过对半桥反激变换器和半桥谐振变换器的分析和研究，对它们的控制方法，副边整流管电压应力和副边开通等进行的对比，可以知道半桥谐振变换器更能适合电源对高效率的发展需求；而半桥反激变换器更适合PD电源领域。
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