正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)

正激式變壓器開(kāi)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、平均值、有效值、一次諧波等參量互相進(jìn)行比較。在開(kāi)關(guān)電源之中，電壓或電流的幅值和平均值最直觀(guān)，因此，我們用電壓或電流的幅值與其平均值之比，稱(chēng)為脈動(dòng)系數S;也有人用電壓或電流的有效值與其平均值之比，稱(chēng)為波形系數K。

因此，電壓和電流的脈動(dòng)系數Sv、Si以及波形系數Kv、Ki分別表示為：

Sv = Up/Ua —— 電壓脈動(dòng)系數 (1-84)

Si = Im/Ia —— 電流脈動(dòng)系數 (1-85)

Kv =Ud/Ua —— 電壓波形系數 (1-86)

Ki = Id/Ia —— 電流波形系數 (1-87)

上面4式中，Sv、Si、Kv、Ki分別表示：電壓和電流的脈動(dòng)系數S，和電壓和電流的波形系數K，在一般可以分清楚的情況下一般都只寫(xiě)字母大寫(xiě)S或K。脈動(dòng)系數S和波形系數K都是表征電壓或者電流好壞的指標，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定，電壓和電流的紋波也越小。

正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源正好是在變壓器的初級線(xiàn)圈被直流電壓激勵時(shí)，變壓器的次級線(xiàn)圈向負載提供功率輸出，并且輸出電壓的幅度是基本穩定的，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(shuō)明正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓的瞬態(tài)控制特性相對來(lái)說(shuō)比較好;只有在控制開(kāi)關(guān)處于關(guān)斷期間，功率輸出才全部由儲能電感和儲能電容兩者同時(shí)提供，此時(shí)輸出電壓雖然受負載電流的影響，但如果儲能電容的容量取得比較大，負載電流對輸出電壓的影響也很小。

另外，由于正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源一般都是選取變壓器輸出電壓的一周平均值，儲能電感在控制開(kāi)關(guān)接通和關(guān)斷期間都向負載提供電流輸出，因此，正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的負載能力相對來(lái)說(shuō)比較強，輸出電壓的紋波比較小。如果要求正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓有較大的調整率，在正常負載的情況下，控制開(kāi)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(guò)儲能濾波電感的電流才是連續電流。當流過(guò)儲能濾波電感的電流為連續電流時(shí)，負載能力相對來(lái)說(shuō)比較強。

當控制開(kāi)關(guān)的占空比為0.5時(shí)，正激式變壓器開(kāi)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(guò)濾波儲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(kāi)關(guān)電源的電壓和電流的脈動(dòng)系數S都約等于2，而與反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的電壓和電流的脈動(dòng)系數S相比，差不多小一倍，說(shuō)明正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的電壓和電流輸出特性要比反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源好很多。

正激式變壓器開(kāi)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(kāi)關(guān)電源多用一個(gè)大儲能濾波電感，以及一個(gè)續流二極管。此外，正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓受占空比的調制幅度，相對于反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)要低很多，這個(gè)從(1-77)和(1-78)式的對比就很明顯可以看出來(lái)。因此，正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源要求調控占空比的誤差信號幅度比較高，誤差信號放大器的增益和動(dòng)態(tài)范圍也比較大。

另外，正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源為了減少變壓器的勵磁電流，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乘積，這里用US來(lái)表示)，并且為了防止變壓器初級線(xiàn)圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢把開(kāi)關(guān)管擊穿，正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的變壓器要比反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的變壓器多一個(gè)反電動(dòng)勢吸收繞組，因此，正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的變壓器的體積要比反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的變壓器的體積大。

正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源還有一個(gè)更大的缺點(diǎn)是在控制開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，變壓器初級線(xiàn)圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢電壓要比反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的反電動(dòng)勢電壓高。因為一般正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源工作時(shí)，控制開(kāi)關(guān)的占空比都取在0.5左右，而反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源控制開(kāi)關(guān)的占空比都取得比較小。

正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源在控制開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，變壓器初級線(xiàn)圈兩端產(chǎn)生的反電動(dòng)勢電壓是由流過(guò)變壓器初級線(xiàn)圈的勵磁電流產(chǎn)生的。因此，為了提高工作效率和降低反電動(dòng)勢電壓的幅度，盡量減小正激式開(kāi)關(guān)電源變壓器初級線(xiàn)圈的勵磁電流是值得考慮的。

當控制開(kāi)關(guān)的占空比為0.5時(shí)，在控制開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)刻，電源變壓器初級會(huì )產(chǎn)生反電動(dòng)勢，反電動(dòng)勢產(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(kāi)關(guān)兩端的電壓正好等于輸入電壓Ui與反電動(dòng)勢Up-之和，即：

Ukp = Ui+Up- —— K關(guān)斷期間 (1-88)

式中Ukp為控制開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)刻，控制開(kāi)關(guān)兩端的電壓;Up-為變壓器初級線(xiàn)圈產(chǎn)生反電動(dòng)勢電壓的峰值。根據(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(kāi)關(guān)電源都設置有一個(gè)反電動(dòng)勢能量吸收回路，如圖1-17中的變壓器反饋線(xiàn)圈N3繞組和整流二極管D3，此時(shí)，反電動(dòng)勢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、次級線(xiàn)圈的漏感，則(1-88)式可以改寫(xiě)為：

Ukp = 2Ui —— 帶限幅電路 (1-89)

這個(gè)電壓對于電源開(kāi)關(guān)管來(lái)說(shuō)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(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線(xiàn)圈漏感產(chǎn)生的反電動(dòng)勢電壓。一般圖1-17中的變壓器反饋線(xiàn)圈N3繞組和整流二極管D3，對變壓器初級線(xiàn)圈N1繞組漏感產(chǎn)生的反電動(dòng)勢電壓是無(wú)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線(xiàn)圈N1繞組漏感產(chǎn)生的反電動(dòng)勢，在變壓器初級線(xiàn)圈回路中還要專(zhuān)門(mén)設置一個(gè)反電動(dòng)勢吸收電路，這一方面內容后面還要更詳細介紹。

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