Halfbridgetyypit

Halfbridgetyypit ovat tehoelektroniikassa käytettyjä topologioita, joissa kaksi kytkintä on kytketty sarjaan tasavirtalähteen yli. Keskimmäinen solmu toimii kuorman yhteyspisteenä ja mahdollistaa jännitteen jakamisen sekä DC- että AC-tyyppisten ulostulojen tuottamisen. Tyypillisesti kytkimet ovat MOSFET- tai IGBT-transistoreita, ja niiden hallinta toteutetaan PWM-ohjauksella. Dead-time-määritykset varmistavat, ettei molemmat kytkimet ole yhtä aikaa päällä.

Käyttö ja variantit

Yleisin muoto on kaksikytkimen puolihilavon (two-switch) puolihilattinen topologia, jota käytetään sekä eristettyinä DC-DC-muuntimina että pienissä AC-ankkureissa. Primääri- ja sekundäärikäämien erottaminen mahdollistuu, jolloin jännite ja galvaninen eristys ovat saavutettavissa. Puolihbridin etu on yksinkertainen gate-draivaus ja usein parempi hyötysuhde korkeilla taajuuksilla, erityisesti sovelluksissa, joissa käytetään muuntimia tai suurta kuormalukua. Lisäksi resonanssi- ja ZVS/soft-switching-tyyppiset toteutukset voivat pienentää kytkinhäviöitä.

Hyödyt ja haasteet

Puolihbrisarjotus tarjoaa hyvän soveltuvuuden galvanisesti erillisiin DC-DC-muuntimiin sekä inverttereihin ja teholähteisiin. Sen jännitteet jakautuvat suhteellisesti koko busseille, mikä sallii käytön korkeammilla jännitteillä ilman valtavaa yksittäisen kytkimen jänniteiä. Haasteena on keskikohdan tasapainon hallinta, tarkka dead-time-ohjaus sekä kytkinopeuksien ja ohjauksen synkronointi. Kohdekäytännössä keskikohta on suunniteltava huolellisesti, jotta laitteisto toimii vakaasti.

Yhteenveto

Halfbridgetyypit ovat keskeinen vaihtoehto isoloitujen ja ei-isoloitujen teholähteiden suunnittelussa, tarjoten joustavuutta ja tehokkuutta useisiin DC-DC- ja invertteri-sovelluksiin.