單激式變壓器開關(guān)電源的工作原理詳解
在Toff期間，控制開關(guān)K關(guān)斷，流過變壓器初級線圈的電流忽然為0。由于變壓器初級線圈回路中的電流產(chǎn)生突變，而變壓器死心中的磁通量 不能突變，因而，必需請求流過變壓器次級線圈回路的電流也跟著突變，以抵消變壓器初級線圈電流突變的影響，要么，在變壓器初級線圈回路中將呈現(xiàn)十分高的反電動勢電壓，把控制開關(guān)或變壓器擊穿。
假如變壓器死心中的磁通ф產(chǎn)生突變，變壓器的初、次級線圈就會產(chǎn)生無限高的反電動勢，反電動勢又會產(chǎn)生無限大的電流，而電流在線圈中產(chǎn)生的磁力線又會抵抗磁通的變化，因而，變壓器死心中的磁通變化，最終還是要遭到變壓器初、次級線圈中的電流來約束的。
因而，在控制開關(guān)K關(guān)斷的Toff期間，變壓器死心中的磁通 主要由變壓器次級線圈回路中的電流來決議，即：
e2 =-N2*dф/dt =-L2*di2/dt = i2R —— K關(guān)斷期間 (1-64)
式中負(fù)號表示反電動勢e2的極性與(1-62)式中的符號相反，即：K接通與關(guān)斷時(shí)變壓器次級線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的極性正好相反。對(1-64)式階微分方程求解得：
式中C為常數(shù)，把初始條件代入上式，就很容易求出C，由于控制開關(guān)K由接通狀態(tài)忽然轉(zhuǎn)為關(guān)斷時(shí)，變壓器初級線圈回路中的電流忽然為0，而變壓器死心中的磁通量 不能突變，因而，變壓器次級線圈回路中的電流i2一定正好等于控制開關(guān)K接通期間的電流i2(Ton+)，與變壓器初級線圈回路中勵磁電流被折算到變壓器次級線圈回路電流之和。
(1-66)式中，括弧中的第一項(xiàng)表示變壓器次級線圈回路中的電流，第二項(xiàng)表示變壓器初級線圈回路中勵磁電流被折算到變壓器次級線圈回路的電流。
圖1-16-a單激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓uo等于：
(1-68)式中的Up-就是還擊式輸出電壓的峰值，或輸出電壓最大值。由此可知，在控制開關(guān)K關(guān)斷霎時(shí)，當(dāng)變壓器次級線圈回路負(fù)載開路時(shí)，變壓器次級線圈回路會產(chǎn)生十分高的反電動勢。理論上需求時(shí)間t等于無限大時(shí)，變壓器次級線圈回路輸出電壓才為0，但這種狀況普通不會發(fā)作，由于控制開關(guān)K的關(guān)斷時(shí)間等不了那么長。
從(1-63)和(1-67)式能夠看出，開關(guān)電源變壓器的工作原理與普通變壓器的工作原理是不一樣的。當(dāng)開關(guān)電源工作于正激時(shí)，開關(guān)電源變壓器的工作原理與普通變壓器的工作原理根本相同;當(dāng)開關(guān)電源工作于反激時(shí)，開關(guān)電源變壓器的工作原理相當(dāng)于一個(gè)儲能電感。
(1-75)式就是用來計(jì)算單激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓半波均勻值Upa和Upa-的表達(dá)式。上面(1-73)、(1-74)、(1-75)式中，我們分別把Upa和Upa-定義為正半波均勻值和負(fù)半波均勻值，簡稱半波均勻值，而把Ua 和Ua- 稱為一周均勻值。從圖1-16-b能夠看出，Upa正好等于Up，但Upa-并不等于Up- ，Upa- 小于Up-
半波均勻值Upa和Upa-，以及一周均勻值Ua 和Ua- ，關(guān)于剖析開關(guān)電源的工作原理是一個(gè)十分重要的概念，下面經(jīng)常用到，在這里務(wù)必記分明。
在開關(guān)電源中，正激電壓和反激電壓是同時(shí)存在的，但在單激式開關(guān)電源中普通只能有一種電壓用于功率輸出。這是由于單激式開關(guān)電源普通都請求輸出電壓可調(diào)，即：經(jīng)過改動控制開關(guān)的占空比來調(diào)整開關(guān)電源輸出電壓的大小。如：在正激式開關(guān)電源中，只要(1-75)式等號左邊Upa電壓向負(fù)載提供功率輸出，經(jīng)過改動控制開關(guān)的占空比，能夠改動其輸出電壓的均勻值;在反激式開關(guān)電源中，只要(1-75)式等號右邊Upa-電壓向負(fù)載提供功率輸出，經(jīng)過改動控制開關(guān)的占空比，能夠改動其輸出電壓的半波均勻值。
在(1-75)式中，假如把等號左邊的Upa看成是正激電壓，則等號右邊的Upa-就能夠看成是反激電壓，反之則反。在正激式開關(guān)電源中，由于只要正激電壓Upa向負(fù)載提供功率輸出，所以反激電壓Upa-就相當(dāng)于一個(gè)隸屬產(chǎn)品需求另外回收;在反激式開關(guān)電源中，由于只要反激電壓Upa-向負(fù)載提供功率輸出，所以正激電壓Upa就相當(dāng)于用來對能量停止存儲，以便于給反激電壓Upa-提供能量輸出。
假如(1-75)式中正激電壓沒有電流輸出，就不能把正激電壓看成是正激式輸出電壓，我們應(yīng)該把它看成是反激式輸出電壓的一個(gè)過程，就是為反激式輸出電壓存儲能量。這樣定義固然有點(diǎn)勉強(qiáng)，但主要目的還是為了讓我們加強(qiáng)對開關(guān)電源工作原理的了解。
這是由于，(1-75)式中無論是正激電壓Upa或是反激電壓Upa-，都是由流過變壓器初級線圈的勵磁電流產(chǎn)生的磁通，經(jīng)過互感的作用所產(chǎn)生的。但勵磁電流產(chǎn)生的磁通并不直接向正激電壓Upa提供能量輸出，由于(1-71)、(1-72)、(1-73)、(1-74)等式中的磁通 并不是由正激電壓產(chǎn)生的，而是由勵磁電流本人產(chǎn)生的。勵磁電流產(chǎn)生的磁通ф 固然經(jīng)過電磁感應(yīng)會產(chǎn)生正激電壓，但不產(chǎn)生正激電流輸出，即：勵磁電流對正激式輸出電壓不提供功率輸出。不論正激式輸出功率或電流多大，變壓器初級線圈中的勵磁電流或磁通的變化只與輸入電壓和變壓器的初級電感量有關(guān)，而與正激式輸出功率或電流大小無關(guān)。
這是由于我們把變壓器死心中的磁通ф 分紅了兩個(gè)局部，即：勵磁電流產(chǎn)生的磁通和正激電流產(chǎn)生的磁通，來停止剖析的緣故。正激輸出電流產(chǎn)生的磁通與流過變壓器初級線圈電流產(chǎn)生的磁通，方向相反，相互能夠抵消，而剩下來的磁通正好就是勵磁電流產(chǎn)生的;因而，只要勵磁電流產(chǎn)生的磁通才會產(chǎn)生反激式輸出電壓和電流。正激式輸出電壓只與變壓器的輸入電壓和變壓器的初、次級線圈的匝數(shù)比有關(guān)，兩種電壓輸出機(jī)理是不完整一樣的。
在變壓器開關(guān)電源中，正激式輸出電壓的計(jì)算比擬簡單，而反激式輸出電壓的計(jì)算相對來說很復(fù)雜，因而，假如沒有非常必要，最好采用半波均勻值的概念和(1-75)式，經(jīng)過計(jì)算正激電壓的半波均勻值，來推算反激式輸出電壓的半波均勻值。因而，(1-75)式主要還是用來計(jì)算反激式輸出電壓的半波均勻值的。
另外，還需特別留意：(1-75)式中，正激電壓的幅值或半波均勻值是不會跟隨控制開關(guān)的接通時(shí)間Ton或占空比D的改動而改動的;而反激電壓的幅值或半波均勻值則要跟隨控制開關(guān)的接通時(shí)間Ton或占空比D的改動而改動，占空比D越大，反激電壓的幅值或半波均勻值就越高。正激式開關(guān)電源與反激式開關(guān)電源的區(qū)別不只是輸出電壓極性的不同，更重要的是變壓器的參數(shù)請求不一樣;在正激式開關(guān)電源中，反激式輸出電壓的能量與正激式輸出電壓的能量相比，普通都比擬小，有時(shí)以至能夠疏忽。
當(dāng)開關(guān)電源工作于正激式輸出狀態(tài)的時(shí)分，改動控制開關(guān)K的占空比D，只能改動輸出電壓(圖1-16-b中正半周)的均勻值Ua ，而輸出電壓的幅值Up不變；當(dāng)開關(guān)電源工作于反激式輸出狀態(tài)的時(shí)分，改動控制開關(guān)K的占空比D，不但能夠改動輸出電壓uo(圖1-16-b中負(fù)半周)的幅值Up- ，而且也能夠改動輸出電壓的均勻值Ua- 。
這里還需提請留意，在決議反激式開關(guān)電源輸出電壓的(1-78)式中，并沒有運(yùn)用反激輸出電壓最大值或峰值Up-的概念，而式運(yùn)用的Up正好是正擊式輸出電壓的峰值，這是由于反激輸出電壓的最大值或峰值Up-計(jì)算比擬復(fù)雜((1-68)式)，并且峰值Up-的幅度不穩(wěn)定，它會隨著輸出負(fù)載大小的變化而變化；而正擊式輸出電壓的峰值Up則不會隨著輸出負(fù)載大小的變化而變化。
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