1、連載八：單激式變壓器開關(guān)電源1-5.單激式變壓器開關(guān)電源變壓器開關(guān)電源的最大優(yōu)點(diǎn)是，變壓器可以同時(shí)輸出多組不同數(shù)值的電壓，改變輸出電壓和輸出電流很容易，只需改變變壓器的匝數(shù)比和漆包線截面積的大小即可;另外，變壓器初、次級(jí)互相隔離，不需共用同一個(gè)地。因此，變壓器開關(guān)電源也有人把它稱為離線式開關(guān)電源。這里的離線并不是不需要輸入電源，而是輸入電源與輸出電源之間沒有導(dǎo)線連接，完全是通過磁場偶合傳輸能量。變壓器開關(guān)電源采用變壓器把輸入輸出進(jìn)行電器隔離的最大好處是，提高設(shè)備的絕緣強(qiáng)度，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還可以減輕EMI干擾，并且還容易進(jìn)行功率匹配。變壓器開關(guān)電源有單激式變壓器開關(guān)電源和雙激式變壓器開關(guān)電源

2、之分，單激式變壓器開關(guān)電源普遍應(yīng)用于小功率電子設(shè)備之中，因此，單激式變壓器開關(guān)電源應(yīng)用非常廣泛。而雙激式變壓器開關(guān)電源一般用于功率較大的電子設(shè)備之中，并且電路一般也要復(fù)雜一些。單激式變壓器開關(guān)電源的缺點(diǎn)是變壓器的體積比雙激式變壓器開關(guān)電源的激式變壓器的體積大，因?yàn)閱渭な介_關(guān)電源的變壓器的磁芯只工作在磁回路曲線的單端，磁回路曲線變化的面積很小。1-5-1.單激式變壓器開關(guān)電源的工作原理 此主題相關(guān)圖片如下：圖1-16.jpg圖1-16-a是單激式變壓器開關(guān)電源的最簡單工作原理圖。圖1-16-a中，Ui是開關(guān)電源的輸入電壓，T是開關(guān)變壓器，K是控制開關(guān)，R是負(fù)載電阻。當(dāng)控制開關(guān)K接通的時(shí)候，直流輸

3、入電壓Ui首先對(duì)變壓器T的初級(jí)線圈N1繞組供電，電流在變壓器初級(jí)線圈N1繞組的兩端會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)e1;同時(shí)，通過互 感M的作用，在變壓器次級(jí)線圈N2繞組的兩端也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2;當(dāng)控制開關(guān)K由接通狀態(tài)突然轉(zhuǎn)為關(guān)斷狀態(tài)的時(shí)候，電流在變壓器初級(jí)線圈N1繞組中存 儲(chǔ)的能量(磁能)也會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)e1;同時(shí)，通過互感M的作用，在變壓器次級(jí)線圈N2繞組中也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2。因此，在控制開關(guān)K接通之前和接通之后，在變壓器初、次級(jí)線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向是不一樣的。所謂單激式變壓器開關(guān)電源，是指開關(guān)電源在一個(gè)工作周期之內(nèi)，變壓器的初級(jí)線圈只被直流電壓激勵(lì)一次。一般單激式變壓器開關(guān)電源在一個(gè)工作周

4、期之內(nèi)，只有半 個(gè)周期向負(fù)載提供功率(或電壓)輸出。當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈正好被直流電壓激勵(lì)時(shí)，變壓器的次級(jí)線圈也正好向負(fù)載提供功率輸出，這種變壓器開關(guān)電源稱為正激 式開關(guān)電源;當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈正好被直流電壓激勵(lì)時(shí)，變壓器的次級(jí)線圈沒有向負(fù)載提供功率輸出，而僅在變壓器初級(jí)線圈的激勵(lì)電壓被關(guān)斷后才向負(fù)載提供功 率輸出，這種變壓器開關(guān)電源稱為反激式開關(guān)電源。圖1-16-b是單激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓的波形，由于輸出電壓是由變壓器的次級(jí)輸出，因此，在輸出電壓uo中完全沒有直流成份。輸出電壓正半波的面積 與負(fù)半波的面積完全相等，這是單激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓波形的特點(diǎn)。圖1-16-b中，當(dāng)只輸出正半

5、波電壓時(shí)，為正激式開關(guān)電源;反之，當(dāng)只輸出負(fù)半 波電壓時(shí)，為反激式開關(guān)電源。順便指出，圖1-16-b中變壓器輸出電壓波形極性的正負(fù)，是可以通過調(diào)整變壓器線圈的饒線方向(相位)來改變的。嚴(yán)格地說，只有當(dāng)控制開關(guān)的占空比等于 0.5時(shí)，開關(guān)電源的輸出電壓才能稱為正、負(fù)半周電壓，但由于人們已習(xí)慣了正、負(fù)半周的叫法，所以，只要是有正、負(fù)電壓輸出的電源，我們還是習(xí)慣地把它們 稱為正、負(fù)半周。但為了與占空比不等于0.5時(shí)的電壓波形相區(qū)別，我們有時(shí)特別把占空比不等于0.5時(shí)的電壓波形稱為正、負(fù)半波。因此，有些場合在不影響 對(duì)正、負(fù)半波電壓的理解時(shí)，或占空比不確定時(shí)，我們也習(xí)慣地把正、負(fù)半波稱為正、負(fù)半周。圖

6、1-16-a中，在Ton期間，控制開關(guān)K接通，輸入電源Ui開始對(duì)變壓器初級(jí)線圈N1繞組加電，電流從變壓器初級(jí)線圈N1繞組的兩端經(jīng)過，通過電磁感應(yīng) 會(huì)在變壓器的鐵心中產(chǎn)生磁場，并產(chǎn)生磁力線;同時(shí)，在初級(jí)線圈N1繞組的兩端要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)E1，在次級(jí)線圈N2繞組的兩端也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2;感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2作用于負(fù)載R的兩端，從而產(chǎn)生負(fù)載電流。因此，在初、次級(jí)電流的共同作用下，在變壓器的鐵心中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)由流過變壓器初、次級(jí)線圈電流產(chǎn)生的 合成磁場，這個(gè)磁場的大小可用磁力線通量(簡稱磁通量)，即磁力線的數(shù)目 來表示。如果用 1來表示變壓器初級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁通量，用 2來表示變壓器次級(jí)線圈電流產(chǎn)生的

7、磁通量，由于變壓器初、次級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁場方向總是相反，則在控制開關(guān)K接通期間，由流過變壓器初、次級(jí)線圈電流在變壓器鐵心中產(chǎn)生的合成磁場的總磁通量 為： 此主題相關(guān)圖片如下：（1-60）.jpg其中變壓器初級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁通 1還可以分成兩個(gè)部分，一部分用來抵消變壓器次級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁通 2，記為 10，另一部分是由勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁通，記為 1。顯然 10 =- 2， 1 = 。即：變壓器鐵心中產(chǎn)生的磁通量 ，只與流過變壓器初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流有關(guān)，與流過變壓器次級(jí)線圈中的電流無關(guān);流過變壓器次級(jí)線圈中的電流產(chǎn)生的磁通，完全被流過變壓器初級(jí)線圈中的另 一部分電流產(chǎn)生的磁通抵消。根據(jù)電磁感

8、應(yīng)定律可以對(duì)變壓器初級(jí)線圈N1繞組回路列出方程： 此主題相關(guān)圖片如下：（1-61）.jpg同樣，可以對(duì)變壓器次級(jí)線圈N2繞組回路列出方程： 此主題相關(guān)圖片如下：（1-62）.jpg根據(jù)(1-61)和(1-62)可以求得： 此主題相關(guān)圖片如下：（1-63）.jpg圈N1繞組的輸入電壓;n為變壓比，即：開關(guān)變壓器次級(jí)線圈輸出電壓與初級(jí)線圈輸入電壓之比，n也可以看成是開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N2繞組與初級(jí)線圈N1繞組的匝數(shù)比，即：n = N2/N1。由此可知，在控制開關(guān)K接通期間，正激式開關(guān)變壓器次級(jí)輸出電壓的幅值只與輸入電壓和變壓器的次/初級(jí)變壓比有關(guān)。連載九：正激式變壓器開關(guān)電源正激式變壓器開關(guān)電源輸

9、出電壓的瞬態(tài)控制特性和輸出電壓負(fù)載特性，相對(duì)來說比較好，因此，工作比較穩(wěn)定，輸出電壓不容易產(chǎn)生抖動(dòng)，在一些對(duì)輸出電壓參數(shù)要求比較高的場合，經(jīng)常使用。1-6-1.正激式變壓器開關(guān)電源工作原理所謂正激式變壓器開關(guān)電源，是指當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈正在被直流脈沖電壓激勵(lì)時(shí)，變壓器的次級(jí)線圈正好有功率輸出。圖1-17是正激式變壓器開關(guān)電源的簡單工作原理圖，圖1-17中Ui是開關(guān)電源的輸入電壓，T是開關(guān)變壓器，K是控制開關(guān)，L是儲(chǔ)能濾波電感，C是儲(chǔ)能濾波電容，D2是續(xù)流二極管，D3是削反峰二極管，R是負(fù)載電阻。在圖1-17中，需要特別注意的是開關(guān)變壓器初、次級(jí)線圈的同名端。如果把開關(guān)變壓器初線圈或次級(jí)線圈的同

10、名端弄反，圖1-17就不再是正激式變壓器開關(guān)電源了。 此主題相關(guān)圖片如下：圖1-17.jpg我們從(1-76)和(1-77)兩式可知，改變控制開關(guān)K的占空比D，只能改變輸出電壓(圖1-16-b中正半周)的平均值Ua ，而輸出電壓的幅值Up不變。因此，正激式變壓器開關(guān)電源用于穩(wěn)壓電源，只能采用電壓平均值輸出方式。圖1-17中，儲(chǔ)能濾波電感L和儲(chǔ)能濾波電容C，還有續(xù)流二極管D2，就是電壓平均值輸出濾波電路。其工作原理與圖1-2的串聯(lián)式開關(guān)電源電壓濾波輸出電路完全相同，這里不再贅述。關(guān)于電壓平均值輸出濾波電路的詳細(xì)工作原理，請(qǐng)參看“1-2.串聯(lián)式開關(guān)電源”部分中的“串聯(lián)式開關(guān)電源電壓濾波輸出電路”內(nèi)

11、容。正激式變壓器開關(guān)電源有一個(gè)最大的缺點(diǎn)，就是在控制開關(guān)K關(guān)斷的瞬間開關(guān)變壓器的初、次線圈繞組都會(huì)產(chǎn)生很高的反電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)反電動(dòng)勢(shì)是由流過變壓器初線圈繞組的勵(lì)磁電流存儲(chǔ)的磁能量產(chǎn)生的。因此，在圖1-17中，為了防止在控制開關(guān)K關(guān)斷瞬間產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)擊穿開關(guān)器件，在開關(guān)變壓器中增加一個(gè)反電動(dòng)勢(shì)能量吸收反饋線圈N3繞組，以及增加了一個(gè)削反峰二極管D3。反 饋線圈N3繞組和削反峰二極管D3對(duì)于正激式變壓器開關(guān)電源是十分必要的，一方面，反饋線圈N3繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過二極管D3可以對(duì)反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行限 幅，并把限幅能量返回給電源，對(duì)電源進(jìn)行充電;另一方面，流過反饋線圈N3繞組中的電流產(chǎn)生的磁場可以使變壓

12、器的鐵心退磁，使變壓器鐵心中的磁場強(qiáng)度恢復(fù) 到初始狀態(tài)。由 于控制開關(guān)突然關(guān)斷，流過變壓器初級(jí)線圈的勵(lì)磁電流突然為0，此時(shí)，流過反饋線圈N3繞組中的電流正好接替原來勵(lì)磁電流的作用，使變壓器鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng) 度由最大值Bm返回到剩磁所對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度Br位置，即：流過反饋線圈N3繞組中電流是由最大值逐步變化到0的。由此可知，反饋線圈N3繞組產(chǎn)生的感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì)在對(duì)電源進(jìn)行充電的同時(shí)，流過反饋線圈N3繞組中的電流也在對(duì)變壓器鐵心進(jìn)行退磁。 此主題相關(guān)圖片如下：圖1-18.jpg圖 1-18是圖1-17中正激式變壓器開關(guān)電源中幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的電壓、電流波形圖。圖1-18-a)是變壓器次級(jí)線圈N2繞組整流輸

13、出電壓波形，圖1-18- b)是變壓器次級(jí)線圈N3繞組整流輸出電壓波形，圖1-18-c)是流過變壓器初級(jí)線圈N1繞組和次級(jí)線圈N3繞組的電流波形。圖 1-17中，在Ton期間，控制開關(guān)K接通，輸入電源Ui對(duì)變壓器初級(jí)線圈N1繞組加電，初級(jí)線圈N1繞組有電流i1流過，在N1兩端產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)的同 時(shí)，在變壓器次級(jí)線圈N2繞組的兩端也同時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并向負(fù)載提供輸出電壓。開關(guān)變壓器次級(jí)線圈輸出電壓大小由 (1-63)、(1-69)、(1-76)、(1-77)等式給出，電壓輸出波形如圖1-18-a)。圖 1-18-c)是流過變壓器初級(jí)線圈電流i1的波形。流過正激式開關(guān)變壓器的電流與流過電感線圈的

14、電流不同，流過正激式開關(guān)變壓器中的電流有突變，而流過 電感線圈的電流不能突變。因此，在控制開關(guān)K接通瞬間流過正激式開關(guān)變壓器的電流立刻就可以達(dá)到某個(gè)穩(wěn)定值，這個(gè)穩(wěn)定電流值是與變壓器次級(jí)線圈電流大小相 關(guān)的。如果我們把這個(gè)電流記為i10，變壓器次級(jí)線圈電流為i2，那么就是：i10 = n i2 ，其中n為變壓器次級(jí)電壓與初級(jí)電壓比。另外，流過正激式開關(guān)變壓器的電流i1除了i10之外還有一個(gè)勵(lì)磁電流，我們把勵(lì)磁電流記為?i1。從圖1-18-c)中可以看出，?i1就是i1中隨著時(shí)間線性增長的部份，勵(lì)磁電流?i1由下式給出： 此主題相關(guān)圖片如下：（1-80）.jpg當(dāng) 控制開關(guān)K由接通突然轉(zhuǎn)為關(guān)斷瞬間

15、，流過變壓器初級(jí)線圈的電流i1突然為0，由于變壓器鐵心中的磁通量 不能突變，必須要求流過變壓器次級(jí)線圈回路的電流也跟著突變，以抵消變壓器初級(jí)線圈電流突變的影響，要么，在變壓器初級(jí)線圈回路中將出現(xiàn)非常高的反電動(dòng)勢(shì) 電壓，把控制開關(guān)或變壓器擊穿。如果變壓器鐵心中的磁通 產(chǎn)生突變，變壓器的初、次級(jí)線圈就會(huì)產(chǎn)生無限高的反電動(dòng)勢(shì)，反電動(dòng)勢(shì)又會(huì)產(chǎn)生無限大的電流，而電流又會(huì)抵制磁通的變化，因此，變壓器鐵心中的磁通變化，最終還是要受到變壓器初、次級(jí)線圈中的電流來約束的。因 此，控制開關(guān)K由接通狀態(tài)突然轉(zhuǎn)為關(guān)斷，變壓器初級(jí)線圈回路中的電流突然為0時(shí)，變壓器次級(jí)線圈回路中的電流i2一定正好等于控制開關(guān)K接通期間的

16、電流 i2(Ton+)，與變壓器初級(jí)線圈勵(lì)磁電流?i1被折算到變壓器次級(jí)線圈的電流之和。但由于變壓器初級(jí)線圈中勵(lì)磁電流?i1被折算到變壓器次級(jí)線圈的電 流?i1/n的方向與原來變壓器次級(jí)線圈的電流i2(Ton+)的方向是相反的，整流二極管D1對(duì)電流?i1/n并不導(dǎo)通，因此，電流?i1/n只能通過 變壓器次級(jí)線圈N3繞組產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)整流二極管D3向輸入電壓Ui進(jìn)行反充電。在 Ton期間，由于開關(guān)變壓器的電流的i10等于0，變壓器次級(jí)線圈N2繞組回路中的電流i2自然也等于0，所以，流過變壓器次級(jí)線圈N3繞組中的電流，只 有變壓器初級(jí)線圈中勵(lì)磁電流?i1被折算到變壓器次級(jí)線圈N3繞組回路中的電

17、流i3 (等于?i1/n)，這個(gè)電流的大小是隨著時(shí)間下降的。一般正激式開關(guān)變壓器的初級(jí)線圈匝數(shù)與次級(jí)反電動(dòng)勢(shì)能量吸收反饋線圈N3繞組的匝數(shù)是相等的(D = 0.5時(shí))，即：初、次級(jí)線圈匝數(shù)比為：1 ：1 ，因此，?i1 = i3 。圖1-18-c)中，i3用虛線表示。圖 1-18-b)是正激式開關(guān)變壓器次級(jí)反電動(dòng)勢(shì)能量吸收反饋線圈N3繞組的電壓波形。這里取變壓器初、次級(jí)線圈匝數(shù)比為：1 ：1，因此，當(dāng)次級(jí)線圈N3繞組產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓超過輸入電壓Ui時(shí)，整流二極管D3就導(dǎo)通，反電動(dòng)勢(shì)電壓就被輸入電壓Ui和整流二極管D3進(jìn)行限幅， 并把限幅時(shí)流過整流二極管的電流送回供電回路對(duì)電源或儲(chǔ)能濾波電容進(jìn)

18、行充電。當(dāng)占空比D大于或小于0.5時(shí)，反饋線圈N3與初級(jí)線圈N1繞組的匝數(shù)比最好 也要稍微改變，使整流二極管限幅以及變壓器退磁均達(dá)到最佳效果。精確計(jì)算電流i3的大小，可以根據(jù)(1-80)式以及下面方程式求得，當(dāng)控制開關(guān)K關(guān)閉時(shí)： 此主題相關(guān)圖片如下：（1-81）.jpg 此主題相關(guān)圖片如下：（1-82）.jpg上 式中右邊的第一項(xiàng)就是流過變壓器初級(jí)線圈N1繞組中的最大勵(lì)磁電流被折算到次級(jí)線圈N3繞組中的電流，第二項(xiàng)是i3中隨著時(shí)間變化的分量。其中n為變壓器 次級(jí)線圈與初級(jí)線圈的變壓比。值得注意的是，變壓器初、次級(jí)線圈的電感量不是與線圈匝數(shù)N成正比，而是與線圈匝數(shù)N2成正比。由(1-82)式可以

19、看出， 變壓器次級(jí)線圈N3繞組的匝數(shù)增多，即：L3電感量增大，變壓器次級(jí)線圈N3繞組的電流i3就變小，并且容易出現(xiàn)斷流，說明反電動(dòng)勢(shì)的能量容易釋 放完。因此，變壓器次級(jí)線圈N3繞組匝數(shù)與變壓器初級(jí)線圈N1繞組匝數(shù)之比n最好大于一或等于一。當(dāng)N1等于N3時(shí)，即：L1等于L3時(shí)，上式可以變?yōu)椋?此主題相關(guān)圖片如下：（1-83）.jpg(1-83)式表明，當(dāng)變壓器初級(jí)線圈N1繞組的匝數(shù)與次級(jí)線圈N3繞組的匝數(shù)相等時(shí)，如果控制開關(guān)的占空比D小于0.5，電流i3是不連續(xù)的;如果占空比D等于0.5，電流i3為臨界連續(xù);如果占空比D大于0.5，電流i3為連續(xù)電流。這 里順便說明，在圖1-17中，最好在整流二

20、極管D1的兩端并聯(lián)一個(gè)高頻電容(圖中未畫出)。其好處一方面可以吸收當(dāng)控制開關(guān)K關(guān)斷瞬間變壓器次級(jí)線圈產(chǎn)生 的高壓反電動(dòng)勢(shì)能量，防止整流二極管D1擊穿;另一方面，電容吸收的能量在下半周整流二極管D1還沒導(dǎo)通前，它會(huì)通過放電(與輸出電壓串聯(lián))的形式向負(fù)載 提供能量。這個(gè)并聯(lián)電容不但可以提高電源的輸出電壓(相當(dāng)于倍壓整流的作用)，還可以大大地減小整流二極管D1的損耗，提高工作效率。同時(shí)，它還會(huì)降低反 電動(dòng)勢(shì)的電壓上升率，對(duì)降低電磁輻射有好處。留言萬歲！吹水有益健康！ 推 薦大比特產(chǎn)品社區(qū)，精心打造的采購利器！ 支持(0)中立(0)反對(duì)(0) HYPERLINK /dispbbs.asp?boardi

21、d=118&Id=101530 l # 單帖管理 舉報(bào)帖子| HYPERLINK /dispbbs.asp?boardid=118&Id=101530 l editform#editform 引用 | 回復(fù) levinboy827小大2樓 個(gè)性首頁 | 信息 | 搜索 | 郵箱 | 主頁 | UC 加好友 發(fā)短信 大將軍 等級(jí)：少校 帖子：736 積分：2383 威望：12 精華：2 注冊(cè)：2010-8-5 11:17:00 Post By：2011-4-8 9:46:00 Post IP： 1-6-2.正激式變壓器開關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)為 了表征各種電壓或電流波形的好壞，一般都是拿電壓或電流的幅值

22、、平均值、有效值、一次諧波等參量互相進(jìn)行比較。在開關(guān)電源之中，電壓或電流的幅值和平均值 最直觀，因此，我們用電壓或電流的幅值與其平均值之比，稱為脈動(dòng)系數(shù)S;也有人用電壓或電流的有效值與其平均值之比，稱為波形系數(shù)K。因此，電壓和電流的脈動(dòng)系數(shù)Sv、Si以及波形系數(shù)Kv、Ki分別表示為：此主題相關(guān)圖片如下：（1-84-87）.jpg上 面4式中，Sv、Si、Kv、Ki分別表示：電壓和電流的脈動(dòng)系數(shù)S，和電壓和電流的波形系數(shù)K，在一般可以分清楚的情況下一般都只寫字母大寫S或K。脈 動(dòng)系數(shù)S和波形系數(shù)K都是表征電壓或者電流好壞的指標(biāo)，S和K的值，顯然是越小越好。S和K的值越小，表示輸出電壓和電流越穩(wěn)定

23、，電壓和電流的紋波也越 小。正 激式變壓器開關(guān)電源正好是在變壓器的初級(jí)線圈被直流電壓激勵(lì)時(shí)，變壓器的次級(jí)線圈向負(fù)載提供功率輸出，并且輸出電壓的幅度是基本穩(wěn)定的，此時(shí)盡管輸出功率 不停地變化，但輸出電壓的幅度基本還是不變，這說明正激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓的瞬態(tài)控制特性相對(duì)來說比較好;只有在控制開關(guān)處于關(guān)斷期間，功率輸出才 全部由儲(chǔ)能電感和儲(chǔ)能電容兩者同時(shí)提供，此時(shí)輸出電壓雖然受負(fù)載電流的影響，但如果儲(chǔ)能電容的容量取得比較大，負(fù)載電流對(duì)輸出電壓的影響也很小。另 外，由于正激式變壓器開關(guān)電源一般都是選取變壓器輸出電壓的一周平均值，儲(chǔ)能電感在控制開關(guān)接通和關(guān)斷期間都向負(fù)載提供電流輸出，因此，正激式變

24、壓器開關(guān) 電源的負(fù)載能力相對(duì)來說比較強(qiáng)，輸出電壓的紋波比較小。如果要求正激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓有較大的調(diào)整率，在正常負(fù)載的情況下，控制開關(guān)的占空比最好 選取在0.5左右，或稍大于0.5，此時(shí)流過儲(chǔ)能濾波電感的電流才是連續(xù)電流。當(dāng)流過儲(chǔ)能濾波電感的電流為連續(xù)電流時(shí)，負(fù)載能力相對(duì)來說比較強(qiáng)。當(dāng) 控制開關(guān)的占空比為0.5時(shí)，正激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓uo的幅值正好等于電壓平均值Ua的兩倍，流過濾波儲(chǔ)能電感電流的最大值Im也正好是平均電流 Io(輸出電流)的兩倍，因此，正激式變壓器開關(guān)電源的電壓和電流的脈動(dòng)系數(shù)S都約等于2，而與反激式變壓器開關(guān)電源的電壓和電流的脈動(dòng)系數(shù)S相比，差不 多小一倍，說

25、明正激式變壓器開關(guān)電源的電壓和電流輸出特性要比反激式變壓器開關(guān)電源好很多。正 激式變壓器開關(guān)電源的缺點(diǎn)也是非常明顯的。其中一個(gè)是電路比反激式變壓器開關(guān)電源多用一個(gè)大儲(chǔ)能濾波電感，以及一個(gè)續(xù)流二極管。此外，正激式變壓器開關(guān)電 源輸出電壓受占空比的調(diào)制幅度，相對(duì)于反激式變壓器開關(guān)電源來說要低很多，這個(gè)從(1-77)和(1-78)式的對(duì)比就很明顯可以看出來。因此，正激式變 壓器開關(guān)電源要求調(diào)控占空比的誤差信號(hào)幅度比較高，誤差信號(hào)放大器的增益和動(dòng)態(tài)范圍也比較大。另 外，正激式變壓器開關(guān)電源為了減少變壓器的勵(lì)磁電流，提高工作效率，變壓器的伏秒容量一般都取得比較大(伏秒容量等于輸入脈沖電壓幅度與脈沖寬度的

26、乘積， 這里用VT來表示)，并且為了防止變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)把開關(guān)管擊穿，正激式變壓器開關(guān)電源的變壓器要比反激式變壓器開關(guān)電源的變壓器多一個(gè)反電 動(dòng)勢(shì)吸收繞組，因此，正激式變壓器開關(guān)電源的變壓器的體積要比反激式變壓器開關(guān)電源的變壓器的體積大。正 激式變壓器開關(guān)電源還有一個(gè)更大的缺點(diǎn)是在控制開關(guān)關(guān)斷時(shí)，變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓要比反激式變壓器開關(guān)電源產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓高。因?yàn)橐话惴?激式變壓器開關(guān)電源工作時(shí)，控制開關(guān)的占空比都取在0.5左右，而反激式變壓器開關(guān)電源控制開關(guān)的占空比都取得比較小。正激式變壓器開關(guān)電源在控制開關(guān)關(guān)斷時(shí)，變壓器初級(jí)線圈兩端產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓是由流過變壓器

27、初級(jí)線圈的勵(lì)磁電流產(chǎn)生的。因此，為了提高工作效率和降低反電動(dòng)勢(shì)電壓的幅度，盡量減小正激式開關(guān)變壓器初級(jí)線圈的勵(lì)磁電流是值得考慮的。當(dāng)控制開關(guān)的占空比為0.5時(shí)，在控制開關(guān)關(guān)斷時(shí)刻，電源變壓器初級(jí)會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，反電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的電流方向與輸入電壓Ui產(chǎn)生的電流方向相同，因此，控制開關(guān)兩端的電壓正好等于輸入電壓Ui與反電動(dòng)勢(shì)Up-之和，即： 此主題相關(guān)圖片如下：（1-88）.jpg式中Ukp為控制開關(guān)關(guān)斷時(shí)刻，控制開關(guān)兩端的電壓;Up-為變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)電壓的峰值。根據(jù)(1-68)式和圖1-16-b可知，Up-一般都大于輸入電壓Ui，因此Ukp大于兩倍Ui。一般正激式變壓器開關(guān)電源都設(shè)置有

28、一個(gè)反電動(dòng)勢(shì)能量吸收回路，如圖1-17中x的變壓器反饋線圈N3繞組和整流二極管D3，此時(shí)，反電動(dòng)勢(shì)電壓的峰值一般都被限幅到輸入電壓Ui的值，如果不考慮變壓器初、次級(jí)線圈的漏感，則(1-88)式可以改寫為： 此主題相關(guān)圖片如下：（1-89）.jpg這 個(gè)電壓對(duì)于電源開關(guān)管來說是很高的。例如電源輸入電壓為交流220伏，經(jīng)整流濾波后其最大值就是311伏，根據(jù)(1-89)式可求得Uk = 622伏;如果輸入電壓為交流253伏(15%)，那么，可以求得Ukp = 715伏，這還不算變壓器初級(jí)線圈漏感產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓。一般圖1-17中的變壓器反饋線圈N3繞組和整流二極管D3，對(duì)變壓器初級(jí)線圈N1繞組漏感

29、產(chǎn) 生的反電動(dòng)勢(shì)電壓是無法進(jìn)行吸收的，這一點(diǎn)需要特別注意。為了吸收變壓器初級(jí)線圈N1繞組漏感產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)，在變壓器初級(jí)線圈回路中還要專門設(shè)置一個(gè)反 電動(dòng)勢(shì)吸收電路，這一方面內(nèi)容后面還要更詳細(xì)介紹。一 般電源開關(guān)管的耐壓都在650伏左右，因此，正激式變壓器開關(guān)電源在輸入電壓為交流220伏的設(shè)備中很少使用，或者用兩個(gè)電源開關(guān)管串聯(lián)來使用。由于正激 式變壓器開關(guān)電源輸出電壓的瞬態(tài)控制特性相對(duì)來說比較好，因此，目前在一些對(duì)瞬態(tài)控制特性要求比較高的場合，用兩個(gè)電源開關(guān)管串聯(lián)的正激式變壓器開關(guān)電源 也逐步開始增加。連載十：正激式變壓器開關(guān)電源電路參數(shù)的計(jì)算正激式變壓器開關(guān)電源電路參數(shù)計(jì)算主要對(duì)儲(chǔ)能濾波電

30、感、儲(chǔ)能濾波電容，以及開關(guān)變壓器的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。0.1.正激式變壓器開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感和儲(chǔ)能濾波電容參數(shù)的計(jì)算圖1-17中，儲(chǔ)能濾波電感和儲(chǔ)能濾波電容參數(shù)的計(jì)算，與圖1-2的串聯(lián)式開關(guān)電源中儲(chǔ)能濾波電感和儲(chǔ)能濾波電容參數(shù)的計(jì)算方法基本相同，因此，我們可以直接引用(1-14)式和(1-18)式，即： 此主題相關(guān)圖片如下：（1-90）.jpg式中Io為流過負(fù)載的電流(平均電流)，當(dāng)D = 0.5時(shí)，其大小正好等于流過儲(chǔ)能電感L最大電流iLm的二分之一;T為開關(guān)電源的工作周期，T正好等于2倍控制開關(guān)的接通時(shí)間Ton ;UP-P為輸出電壓的波紋電壓，波紋電壓UP-P一般取峰-峰值，所以波紋電壓等于電

31、容器充電或放電時(shí)的電壓增量，即：UP-P = 2Uc 。同理，(1-90)式和(1-91)式的計(jì)算結(jié)果，只給出了計(jì)算正激式變壓器開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感L和濾波電容C的中間值，或平均值，對(duì)于極端情況可以在平均值的計(jì)算結(jié)果上再乘以一個(gè)大于1的系數(shù)。關(guān)于電壓平均值輸出濾波電路的詳細(xì)工作原理與參數(shù)計(jì)算，請(qǐng)參看“1-2.串聯(lián)式開關(guān)電源”部分中的“串聯(lián)式開關(guān)電源電壓濾波輸出電路”內(nèi)容，這里不再贅述。1-6-3-2.正激式開關(guān)變壓器參數(shù)的計(jì)算正激式開關(guān)變壓器參數(shù)的計(jì)算主要從這幾個(gè)方面來考慮。一個(gè)是變壓器初級(jí)線圈的匝數(shù)和伏秒容量，伏秒容量越大變壓器的勵(lì)磁電流就越小;另一個(gè)是變壓器初、次級(jí)線圈的匝數(shù)比，以及變壓器

32、各個(gè)繞組的額定輸入或輸出電流或功率。關(guān)于開關(guān)變壓器的工作原理以及參數(shù)設(shè)計(jì)后面還要更詳細(xì)分析，這里只做比較簡單的介紹。1-6-3-2-1.正激式開關(guān)變壓器初級(jí)線圈匝數(shù)的計(jì)算圖 1-17中，當(dāng)輸入電壓Ui加于開關(guān)變壓器初級(jí)線圈的兩端，且變壓器的所有次級(jí)線圈均開路時(shí)，流過變壓器的電流只有勵(lì)磁電流，變壓器鐵心中的磁通量全部都 是由勵(lì)磁電流產(chǎn)生的。當(dāng)控制開關(guān)接通以后，勵(lì)磁電流就會(huì)隨時(shí)間增加而增加，變壓器鐵心中的磁通量也隨時(shí)間增加而增加。根據(jù)電磁感應(yīng)定理： 此主題相關(guān)圖片如下：（1-92）.jpg式中E1為變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，L1為變壓器初級(jí)線圈的電感量， 為變壓器鐵心中的磁通量，Ui為變壓器初級(jí)

33、線圈的輸入電壓。其中磁通量 還可以表示為： 此主題相關(guān)圖片如下：（1-93）.jpg上式中，S為變壓器鐵心的導(dǎo)磁面積(單位：平方厘米)，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，也稱磁感應(yīng)密度(單位：高斯)，即：單位面積的磁通量。把(1-93)式代入(1-92)式并進(jìn)行積分： 此主題相關(guān)圖片如下：（1-94）.jpg由此求得： 此主題相關(guān)圖片如下：（1-95）.jpg(1-95) 式就是計(jì)算單激式開關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組匝數(shù)的公式。式中，N1為變壓器初級(jí)線圈N1繞組的最少匝數(shù)，S為變壓器鐵心的導(dǎo)磁面積(單位：平方厘 米)，Bm為變壓器鐵心的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度(單位：高斯)，Br為變壓器鐵心的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度(單位：高斯)，

34、Br一般簡稱剩磁， = Ton，為控制開關(guān)的接通時(shí)間，簡稱脈沖寬度，或電源開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間的寬度(單位：秒)，一般取值時(shí)要預(yù)留20%以上的余量，Ui為工電壓，單位為伏。 式中的指數(shù)是統(tǒng)一單位用的，選用不同單位，指數(shù)的值也不一樣，這里選用CGS單位制，即：長度為厘米(cm)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為高斯(Gs)，磁通單位為麥克 斯韋(Mx)。(1-95)式中，Uit 就是變壓器的伏秒容量，即：伏秒容量等于輸入脈沖電壓幅度與脈沖寬度的乘積，這里我們把伏秒容量用VT來表示。伏秒容量VT表示：一個(gè)變壓器能夠承受多高的輸入電壓和多長時(shí)間的沖擊。在 一定的變壓器伏秒容量條件下，輸入電壓越高，變壓器能夠承受沖擊的時(shí)間就越

35、短，反之，輸入電壓越低，變壓器能夠承受沖擊的時(shí)間就越長;而在一定的工作電壓 條件下，變壓器的伏秒容量越大，變壓器的鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度就越低，變壓器鐵心就更不容易飽和。變壓器的伏秒容量與變壓器的體積以及功率無關(guān)，而只與磁通 的變化量有關(guān)。必 須指出Bm和Br都不是一個(gè)常量，當(dāng)流過變壓器初級(jí)線圈的電流很小時(shí)，Bm是隨著電流增大而增大的，但當(dāng)電流再繼續(xù)增大時(shí)，Bm 將不能繼續(xù)增大，這種現(xiàn)象稱磁飽和。變壓器要避免工作在磁飽和狀態(tài)。為了防止脈沖變壓器飽和，一般開關(guān)變壓器都在磁回路中留一定的氣隙。由于空氣 的導(dǎo)磁率與鐵心的導(dǎo)磁率相差成千上萬倍，因此，只要在磁回路中留百分之一或幾百分之一的氣隙長度，其磁阻或

36、者磁動(dòng)勢(shì)將大部分都落在氣隙上，因此磁心也就很 難飽和。在 沒有留氣隙的變壓器鐵心中的Bm和Br的值一般都很高，但兩者之間的差值卻很小;留有氣隙的變壓器鐵心，Bm和Br的值一般都要降低，但兩者之間的差值卻 可以增大，氣隙留得越大，兩者之間的差值就越大，一般Bm可取10004000高斯，Br可取5001000。順便指出，變壓器鐵心的氣隙留 得過大，變壓器初、次級(jí)線圈之間的耦合系數(shù)會(huì)降低，從而使變壓器初、次級(jí)線圈的漏感增大，降低工作效率，并且還容易產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)把電源開關(guān)管擊 穿。還有一些高導(dǎo)磁率、高磁通密度磁材料(如坡莫合金)，這種變壓器鐵心的導(dǎo)磁率和Bm值都可達(dá)10000高斯以上，但這些高導(dǎo)磁率、

37、高磁通密度磁材料一般只用于雙激式開關(guān)變壓器中。在(1-95)式中雖然沒有看到變壓器初級(jí)線圈電感這個(gè)變量，但從(1-92)式可以求得： 此主題相關(guān)圖片如下：（1-96）.jpg上 式表示，變壓器初級(jí)線圈的電感量等于穿過變壓器初級(jí)線圈的總磁通，與流過變壓器初級(jí)線圈勵(lì)磁電流之比，另外，由于線圈之間有互感作用，即勵(lì)磁電流出了受輸 入電壓的作用外，同時(shí)也受線圈電感量的影響，因此，變壓器線圈的電感量與變壓器線圈的匝數(shù)的平方成正比。從(1-95)式和(1-96)式可以看出，變壓 器初級(jí)線圈的匝數(shù)越多，伏秒容量和初級(jí)線圈的電感量也越大。因此，對(duì)于正激式開關(guān)變壓器來說，如果不考慮變壓器初級(jí)線圈本身的電阻損耗，變壓器初級(jí)線圈的 匝數(shù)是越多越好，電感量也是越大越好。但在進(jìn)行變壓器設(shè)計(jì)的時(shí)候，還要對(duì)成本以及銅阻損耗等因素一起進(jìn)行考慮。留言萬歲！吹水有益健康！ 推 薦大比特產(chǎn)品社區(qū)，需要您的產(chǎn)品數(shù)據(jù)！ 支持(0)中立(0)反對(duì)(0) HYPERLINK /dispbbs.asp?boardid=118&Id=101531 l # 單帖管理 舉報(bào)帖子| HY