开关电源原理与设计(连载三十五)交流输出半桥式变压器开关电源
上面的(1-162)和(1-163)式并没有完全考虑,开关变压器初级线圈N1绕组产生的反电动势对电容器C1和C2进行反充电所产生的影响。当开关变压器初级线圈N1绕组产生的反电动势对电容器C1和C2进行反充电时,相当于变压器次级线圈N2绕组输出电压uo也要通过变压比被电容器C1、C2存储的电压进行限幅。因此,变压器次级线圈N2绕组输出电压uo中的反激式输出电压[uo],并不会像(1-162)和(绕线电感器1-163)算式所表达的结果那么高。
显然变压器次级线圈回路产生反电动势的高低还与控制开关K1和K2交替接入的时间差有关,与K1和K2的接入电阻的大小还有关。一般电子开关,如晶体管或场效应管,刚开始导通的时候也不能简单地看成是一个开关,它从截止到导通,或从导通到截止,都需要一个过渡过程,因此,它也会存在一定的开关损耗。
另外,根据(1-75)式:
U电感生产厂家pa×Ton = Upa-×Toff —— 一个周期内 (1-75)
还可以知到,当控制开关K1和K2的占空比均等于
0.5时,变压器正激输出电压的半波平均值Upa与反激输出的半波平均值Upa-基本相等。因此,只有在控制开关K2接通与控制开关K1断开两者之间存在时间差时,变压器次级线圈回路才会产生非常高的反电动势;但当控制开关K1和K2的占空比均小于0.5时,虽然反电动势的幅度比较高,但由于正激式开关电源的励磁电流一般都非常小(小于10%),其产生反电动势的能量也很小。即:反电动势脉冲的宽度很窄。根据上面分析和(1-75)式可知,反电动势(反激输出电压)的半波平均值还是远远小于正激电压的半波平均值。
所以,(1-162)和(1-163)式所表示的结果,可看成是半桥式变压器开关电源在输出电压中含有毛刺(输出噪音)的表达式。
根据上面分析,在一般情况下,半桥式变压器开关电源的输出电压uo,主要还是由(1-158)、(1-159)、(1-161)等式来决定。即:半桥式变压器开关电源的输出电压电感厂家uo,主要由开关电源变压器次级线圈N2绕组输出的正激电压来决定。
图1-37是图1-36半桥式变压器开关电源,在负载为纯电阻,且两个控制开关K1和K2的占空比D均等于0.5时,变压器初、次级线圈各绕组的电压、电流波形。
图1-37-a)和图1-37-b)分别表示控制开关K1接通时,开关变压器初级线圈N1绕组两端的电压uab的波形,和流过变压器初级线圈N1绕组两端的电流ic1的波形;图1-37-c)和图1-37-d)分别表示控制开关K2接通时,开关变压器初级线圈N1绕组两端的电压uba的波形,和流过开关变压器初级线圈N1绕组两端的电流ic2的波形;图1-37-e)和图1-37-f)分别表示控制开关K1和K2轮流接通时,开关变压器次级线圈N2绕组两端输出电压uo的波形,和流过开关变压器次级线圈N2绕组两端的电流波形。
从图1-37-b)和图1-37-d)中我们可以看出,当控制开关K1或K2接通瞬间,流过变压器初级线圈N1绕组的电流,其初始值并不等于0,而是产生一个电流突跳,这是因为变压器次级线圈N2绕组中有电流流过的原因。
当变压器次级线圈N2绕组有负载电流流过时,其产生的磁通方向正好与流过变压器次级线圈N1绕组励磁电流产生的磁通方向相反,因此,流过变压器初级线圈N1绕组的电流也要在原来励磁电流的基础上再增加一个电流,来抵消流过变压器次级线圈N2绕组电流的影响。增加电流的大小等于流过变压器次级线圈N2绕组电流的n倍,n为变压器次级线圈N2绕组与初级线圈N1绕组的匝数比。
从图1-37-f)中我们可以看出,流过开关变压器次级线圈N2绕组两端的电流波形是个矩形波,而不是三角波。这是因为半桥式变压器开关电源同时存在正、反激电压输出的缘故。当变压器同时存在正、反激电压输出时,反激式输出的电流是由最大值开始,然后逐渐减小到最小值,如图中虚线箭头所示;而正激式输出的电流一体电感器则是由最小值开始,然后逐渐增加到最大值,如图中实线箭头所示;因此,两者同时作用的结果,正好输出一个矩形波。 平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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