單激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的工作原理詳解

Upa×Ton = Upa-×Toff —— 一個(gè)周期內單激式輸出 (1-75)

(1-75)式就是用來(lái)計算單激式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓半波平均值Upa和Upa-的表達式。上面(1-73)、(1-74)、(1-75)式中，我們分別把Upa和Upa-定義為正半波平均值和負半波平均值，簡(jiǎn)稱(chēng)半波平均值，而把Ua 和Ua- 稱(chēng)為一周平均值。從圖1-16-b可以看出，Upa正好等于Up，但Upa-并不等于Up- ，Upa- 小于Up-

半波平均值Upa和Upa-，以及一周平均值Ua 和Ua- ，對于分析開(kāi)關(guān)電源的工作原理是一個(gè)非常重要的概念，下面經(jīng)常用到，在這里務(wù)必記清楚。

在開(kāi)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(kāi)關(guān)電源中一般只能有一種電壓用于功率輸出。這是因為單激式開(kāi)關(guān)電源一般都要求輸出電壓可調，即：通過(guò)改變控制開(kāi)關(guān)的占空比來(lái)調整開(kāi)關(guān)電源輸出電壓的大小。如：在正激式開(kāi)關(guān)電源中，只有(1-75)式等號左邊Upa電壓向負載提供功率輸出，通過(guò)改變控制開(kāi)關(guān)的占空比，可以改變其輸出電壓的平均值;在反激式開(kāi)關(guān)電源中，只有(1-75)式等號右邊Upa-電壓向負載提供功率輸出，通過(guò)改變控制開(kāi)關(guān)的占空比，可以改變其輸出電壓的半波平均值。

在(1-75)式中，如果把等號左邊的Upa看成是正激電壓，則等號右邊的Upa-就可以看成是反激電壓，反之則反。在正激式開(kāi)關(guān)電源中，由于只有正激電壓Upa向負載提供功率輸出，所以反激電壓Upa-就相當于一個(gè)附屬產(chǎn)品需要另外回收;在反激式開(kāi)關(guān)電源中，由于只有反激電壓Upa-向負載提供功率輸出，所以正激電壓Upa就相當于用來(lái)對能量進(jìn)行存儲，以便于給反激電壓Upa-提供能量輸出。

如果(1-75)式中正激電壓沒(méi)有電流輸出，就不能把正激電壓看成是正激式輸出電壓，我們應該把它看成是反激式輸出電壓的一個(gè)過(guò)程，就是為反激式輸出電壓存儲能量。這樣定義雖然有點(diǎn)勉強，但主要目的還是為了讓我們增強對開(kāi)關(guān)電源工作原理的理解。

這是因為，(1-75)式中無(wú)論是正激電壓Upa或是反激電壓Upa-，都是由流過(guò)變壓器初級線(xiàn)圈的勵磁電流產(chǎn)生的磁通，通過(guò)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，因為(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，而是由勵磁電流自己產(chǎn)生的。勵磁電流產(chǎn)生的磁通ф 雖然通過(guò)電磁感應會(huì )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。不管正激式輸出功率或電流多大，變壓器初級線(xiàn)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(wú)關(guān)。

這是因為我們把變壓器鐵心中的磁通ф 分成了兩個(gè)部分，即：勵磁電流產(chǎn)生的磁通和正激電流產(chǎn)生的磁通，來(lái)進(jìn)行分析的緣故。正激輸出電流產(chǎn)生的磁通與流過(guò)變壓器初級線(xiàn)圈電流產(chǎn)生的磁通，方向相反，互相可以抵消，而剩下來(lái)的磁通正好就是勵磁電流產(chǎn)生的;因此，只有勵磁電流產(chǎn)生的磁通才會(huì )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(xiàn)圈的匝數比有關(guān)，兩種電壓輸出機理是不完全一樣的。

在變壓器開(kāi)關(guān)電源中，正激式輸出電壓的計算比較簡(jiǎn)單，而反激式輸出電壓的計算相對來(lái)說(shuō)很復雜，因此，如果沒(méi)有十分必要，最好采用半波平均值的概念和(1-75)式，通過(guò)計算正激電壓的半波平均值，來(lái)推算反激式輸出電壓的半波平均值。因此，(1-75)式主要還是用來(lái)計算反激式輸出電壓的半波平均值的。另外，還需特別注意：(1-75)式中，正激電壓的幅值或半波平均值是不會(huì )跟隨控制開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間Ton或占空比D的改變而改變的;而反激電壓的幅值或半波平均值則要跟隨控制開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間Ton或占空比D的改變而改變，占空比D越大，反激電壓的幅值或半波平均值就越高。正激式開(kāi)關(guān)電源與反激式開(kāi)關(guān)電源的區別不只是輸出電壓極性的不同，更重要的是變壓器的參數要求不一樣;在正激式開(kāi)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，一般都比較小，有時(shí)甚至可以忽略。

根據(1-63)式與半波平均值的定義，可以求得正激式開(kāi)關(guān)電源輸出電壓為：