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开关电源原理与规划(连载十八)反激式变压器开关电源

来源:大鱼游戏官网bigfish    发布时间:2025-01-21 15:17:16

  反激式变压器开关电源作业原理最简略,输出电压操控规模比较大,因而,在一般电器设备中运用最广泛。

  所谓反激式变压器开关电源,是指当变压器的初级线圈正好被直流电压鼓励时,变压器的次级线圈没有向负载供给功率输出,而仅在变压器初级线圈的鼓励电压被关断后才向负载供给功率输出,这种变压器开关电源称为反激式开关电源。

  图1-19-a是反激式变压器开关电源的简略作业原理图,图1-19-a中,Ui是开关电源的输入电压,T是开关变压器,K是操控开关,C是储能滤波电容,R是负载电阻。图1-19-b是反激式变压器开关电源的电压输出波形。

  把图1-19-a与图1-16-a作比较,假如咱们把图1-16-a中开关变压器次级线圈的同名端对调一下,本来变压器输出电压的正、负极性就会彻底倒置过来,图1-19-b所示的电压输出波形根本上便是从图1-16-b的波形倒置过来的。不过,因为图1-16-b的波形对应的是纯电阻负载,而图1-19-b的负载是一个储能滤波电容和一个电阻并联。因为储能滤波电容的容量很大,其两头电压根本不变,变压器次级线圈输出电压uo相当于被整流二极管和输出电压Uo进行限幅,因而,图1-16-b中输出电压uo的脉冲尖峰彻底被削除,被限幅后的剩下电压幅值正好等于输出电压Uo的最大值Up,一起也等于变压器次级线圈输出电压uo的半波平均值Upa。

  图1-19-a中,在操控开关K接通的Ton期间,输入电源Ui对变压器初级线绕组加电,初级线两头发生自感电动势的一起,在变压器次级线绕组的两头也一起发生感应电动势,但因为整流二极管的效果,没有发生回路电流。相当于变压器次级线圈开路,变压器次级线圈相当于一个电感。因而,流过变压器初级线绕组的电流便是变压器的励磁电流,变压器初级线绕组两头发生自感电动势可由下式表明:

  上式中,e1为变压器初级线绕组发生的自感电动势,L1是变压器初级线为变压器初级线绕组线圈绕组的匝数, ф为变压器铁心中的磁通。对(1-98)和(1-99)式进行积分,由此可求得:

  上式中,i1是流过变压器初级线绕组的电流, ф为变压器铁心中的磁通;i1(0)为变压器初级线圈中的初始电流,即:操控开关刚接通瞬间流过变压器初级线)为初始磁通,即:操控开关刚接通瞬间变压器铁心中的磁通。当开关电源作业于输出临界接连电流状况时,这儿的i1(0)正好0,而 ф(0)正好等于剩磁通SBr。当操控开关K即将关断,且开关电源作业于输出电流临界接连状况时,i1和 均到达最大值:

  (1-102)、(1-103)式中,i1m为流过变压器初级线绕组的最大电流,即:操控开关关断瞬间前流过变压器初级线绕组的电流; фm为变压器铁心中的最大磁通,即:操控开关关断瞬间前变压器铁心中的磁通,S为变压器铁心导磁面积,Br为剩下磁感应强度,Bm为最大磁感应强度。

  当操控开关K由接通忽然转为关断瞬间,流过变压器初级线,这在某种程度上预示着变压器铁心中的磁通ф 也要发生骤变,这是不可能的,假如变压器铁心中的磁通ф 发生骤变,变压器初、次级线圈回路就会发生无限高的反电动势,反电动势又会发生无限大的电流,而电流又会磁通的改变,因而,变压器铁心中的磁通改变终究是要遭到变压器初、次级线圈中的电流来束缚的。

  因而,在操控开关K关断的Toff期间,变压器铁心中的磁通 主要由变压器次级线圈回路中的电流来决议,即:

  上式中,e2为变压器次级线绕组发生的感电动势,L2是变压器次级线为变压器初级线绕组线圈绕组的匝数, ф为变压器铁心中的磁通,uo为变压器次级线绕组的输出电压。因为反激式变压器开关电源的变压器次级线绕组的输出电压都通过整流滤波,而滤波电容与负载电阻的时间常数非常大,因而,整流滤波输出电压Uo根本就等于uo的幅值Up。

  对(1-104)和(1-105)式进行积分,并把uo用Uo代之,即可求得:

  式中,i2是流过变压器次级线绕组的电流,为变压器铁心中的磁通;i2(0)为变压器次级线)为初始磁通。实际上,i2(0)正好等于操控开关刚断开瞬间流过变压器初级线绕组的电流被折算到次级绕组回路的电流,即:i2(0) = i1m/n ;而ф (0)正好等于操控开关刚断开瞬间变压器铁心中的磁通,即:ф(0) = SBm 。当操控开关K即将关断时,i2和ф均到达最小值。即:

  (1-108)式中,n为变压器次级线圈与初级线圈的匝数比。当开关电源作业于电流临界接连作业状况时,(1-108)式中的i2x等于0,而(1-109)式中的 фx等于SBr 。

  由(1-102)式和(1-108)式,或许(1-103)式和(1-109)式,并留意到,变压器次级线圈与初级线圈的电感量之比正好等于n2(n平方) ,就可以求得反激式变压器开关电源的输出电压为:

  (1-110)式中,Uo为反激式变压器开关电源的输出电压,Ui变压器初级线圈输入电压,D为操控开关的占空比,n为变压器次级线圈与初级线圈的匝数比。

  这儿还需提请留意,在决议反激式开关电源输出电压的(1-110)式中,并没用反激输出电压最大值或峰值Up-的概念,而式运用的正好是正击式输出电压的峰值Up,是因为反激输出电压的最大值或峰值Up-核算很杂乱((1-68)式),而且峰值Up-的起伏不稳定,它会跟着输出负载巨细的改变而改变;而正击式输出电压的峰值Up则不会跟着输出负载巨细的改变而改变。

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