開(kāi)關(guān)電源原理與設計（連載二十四）反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器初級線(xiàn)圈電感量的計算

反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器初級線(xiàn)圈電感量的計算

反激式開(kāi)關(guān)電源與正激式開(kāi)關(guān)電源不同，對于如圖1-19的反激式開(kāi)關(guān)電源，其在控制開(kāi)關(guān)接通其間是不向負載提供能量的，因此，反激式開(kāi)關(guān)電源在控制開(kāi)關(guān)接通期間只存儲能量，而僅在控制開(kāi)關(guān)關(guān)斷期間才把存儲能量轉化成反電動(dòng)勢向負載提供輸出。在控制開(kāi)關(guān)接通期間反激式開(kāi)關(guān)電源是通過(guò)流過(guò)變壓器初級線(xiàn)圈的勵磁電流產(chǎn)生的磁通來(lái)存儲磁能量的。根據(1-98)式和(1-102)式，當控制開(kāi)關(guān)接通時(shí)，流過(guò)變壓器初級線(xiàn)圈的最大勵磁電流為：

(1-123)式就是計算反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器初級線(xiàn)圈電感的公式。式中，L1為變壓器初級線(xiàn)圈的電感，P為變壓器的輸入功率，Ton為控制開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間;I1m為流過(guò)變壓器初級線(xiàn)圈的最大勵磁電流，I1m= 2I1，I1為流過(guò)變壓器初級線(xiàn)圈的勵磁電流(平均值，可用有效值代之)。

由此可知，在計算反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器的參數時(shí)，不但要根據(1-120)式計算變壓器初級線(xiàn)圈的最少匝數，還要計算變壓器初級線(xiàn)圈的電感量。當變壓器初級線(xiàn)圈的最少匝數確定以后，變壓器初級線(xiàn)圈的電感量就只能再由選擇變壓器鐵心氣隙的大小來(lái)決定，或由選擇變壓器鐵心的導磁率來(lái)決定。

1-7-3-2-3.變壓器初、次級線(xiàn)圈匝數比的計算

圖1-19，反激式開(kāi)關(guān)電源在控制開(kāi)關(guān)接通期間是不輸出功率的，僅在控制開(kāi)關(guān)關(guān)斷期間才把存儲能量轉化成反電動(dòng)勢向負載提供輸出。反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器次級線(xiàn)圈輸出端一般都接有一個(gè)整流二極管，和一個(gè)儲能濾波電容。由于儲能濾波電容的容量很大，其兩端電壓基本不變，變壓器次級線(xiàn)圈輸出電壓uo相當于被整流二極管和輸出電壓Uo進(jìn)行限幅，因此，被限幅后的剩余電壓幅值正好等于輸出電壓Uo的最大值Up，同時(shí)也等于變壓器次級線(xiàn)圈輸出電壓uo的半波平均值Upa。

由于反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓與控制開(kāi)關(guān)的占空比有關(guān)，因此，在計算反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器初、次級線(xiàn)圈的匝數比之前，首先要確定控制開(kāi)關(guān)的占空比D。把占空比D確定之后，根據(1-110)式就可以計算出反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器的初、次級線(xiàn)圈的匝數比。

根據(1-110)式

(1-110)式和(1-124)式中，Uo為反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓，Ui變壓器初級線(xiàn)圈輸入電壓，D為控制開(kāi)關(guān)的占空比，n = N2/N1為變壓器次級線(xiàn)圈與初級線(xiàn)圈的匝數比。

在正常輸出負載的情況下，考慮到電源開(kāi)關(guān)管的耐壓?jiǎn)?wèn)題，反激式開(kāi)關(guān)電源控制開(kāi)關(guān)的占空比D的最大值一般都小于0.5。因此，反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源變壓器次級線(xiàn)圈大部分時(shí)間都是工作在斷流狀態(tài)，如圖1-21。當開(kāi)關(guān)電源變壓器次級線(xiàn)圈出現斷流時(shí)，流過(guò)負載電流將全部由儲能濾波電容來(lái)提供，電容兩端產(chǎn)生的電壓紋波會(huì )增大很多，并且輸出電壓也會(huì )降低。因此，在考慮變壓器次級線(xiàn)圈與初級線(xiàn)圈的匝數比的時(shí)候，也要把這個(gè)因數一同進(jìn)行考慮，最好在變壓器次級線(xiàn)圈與初級線(xiàn)圈的匝數比n的基礎上再乘一個(gè)略大于1的系數K。系數K一般取1.1~1.3，與占空比的取值有關(guān)，當占空比很小時(shí)，K值可取大一些。

這里順便提一下，變壓器線(xiàn)圈漆包線(xiàn)的電流密度一般取每平方毫米為2~3安培比較合適。當開(kāi)關(guān)電源的工作頻率取得很高時(shí)，電流密度最好取得小一些，或者用多股線(xiàn)代替單股線(xiàn)，以免電流在導體中產(chǎn)生趨膚效應，增大損耗使導線(xiàn)發(fā)熱。另外，目前繞制變壓器使用的漆包線(xiàn)大部分都不是純銅線(xiàn)，因此電阻率相對比較大，把這些因素一起考慮，電流密度更不能取高。