開(kāi)關(guān)變壓器內部等效電路分析（2）

開(kāi)關(guān)變壓器的等效電路與一般變壓器的等效電路，雖然看起來(lái)基本沒(méi)有區別，但開(kāi)關(guān)變壓器的等效電路一般是不能用穩態(tài)電路進(jìn)行分析的；等效負載電阻不是一個(gè)固定參數，它會(huì )隨著(zhù)開(kāi)關(guān)電源的工作狀態(tài)不斷改變，分布電感與分布電容對正激式開(kāi)關(guān)電源和反激式開(kāi)關(guān)電源工作的影響也不一樣

從道理上來(lái)說(shuō)，（2-139）式中反電動(dòng)勢的最大值要比（2-140）式中反電動(dòng)勢的平均值高很多，但由于分布電容的存在，反電動(dòng)勢的上升率并沒(méi)有計算結果那么高，所以把它等效成一個(gè)方波，計算起來(lái)更為簡(jiǎn)單。實(shí)際上從能量方面來(lái)考慮也是完全可以的。

（2-140）式對于計算漏感 產(chǎn)生的反電動(dòng)勢或其它電感產(chǎn)生的反電動(dòng)勢同樣有效。漏感 中存儲的能量可根據（2-138）式求得；而流過(guò)漏感 的電流，對于反激式開(kāi)關(guān)電源：可認為與勵磁電流的大小基本相等，因為，在反激式開(kāi)關(guān)電源中，等效負載電阻等于無(wú)限大；對于正激式開(kāi)關(guān)電源：可認為與流過(guò)等效負載電阻的電流大小基本相等，因為，在正激式開(kāi)關(guān)電源中，勵磁電流相對于流過(guò)等效負載電阻的電流，很小。

在電源開(kāi)關(guān)管Q1關(guān)斷期間，對于反激式開(kāi)關(guān)電源，開(kāi)關(guān)變壓器正好通過(guò)次級線(xiàn)圈向負載輸出能量（給儲能濾波電容充電），即等效負載電阻R的值很小，產(chǎn)生反電動(dòng)勢的值也很??；而對于正激式開(kāi)關(guān)電源，此時(shí)開(kāi)關(guān)變壓器正好沒(méi)有向負載輸出能量，即等效負載電阻R的值非常大，產(chǎn)生反電動(dòng)勢的值也很大。

因此，在t > t6時(shí)刻，開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢大小，對于正、反激式開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)是不一樣的，即：正激式開(kāi)關(guān)電源的負載特性與反激式開(kāi)關(guān)電源的負載特性正好相反。

從原理上來(lái)說(shuō)，用圖2-44的等效電路來(lái)等效開(kāi)關(guān)變壓器的工作原理有些過(guò)于簡(jiǎn)單，因為，在圖2-44中，當電源開(kāi)關(guān)管Q1突然關(guān)斷瞬間，漏感 沒(méi)有放電回路，即負載電阻為無(wú)限大，根據（2-140）式，漏感 兩端產(chǎn)生的反電動(dòng)勢將非常大；但實(shí)際上，在漏感 產(chǎn)生反電動(dòng)勢的時(shí)候，它是可以通過(guò)漏感兩端的分布電容產(chǎn)生并聯(lián)振蕩的，因此，我們可以把圖2-44電路進(jìn)一步改進(jìn)成如圖2-46所示電路。

在圖2-46中，Cs1、Cs2都是分布電容，它們對于漏感 來(lái)說(shuō)，既可以產(chǎn)生串聯(lián)振蕩，又可以產(chǎn)生并聯(lián)振蕩。在電源開(kāi)關(guān)管Q1導通瞬間，漏感與分布電容主要是產(chǎn)生串聯(lián)振蕩，因為輸入電壓開(kāi)始向串聯(lián)振蕩回路提供能量；在電源開(kāi)關(guān)管Q1關(guān)斷瞬間，漏感與分布電容主要是產(chǎn)生并聯(lián)振蕩，因為漏感 必須要通過(guò)并聯(lián)回路釋放能量。在實(shí)際應用中，漏感相對于勵磁電感 來(lái)說(shuō)很小，因此如果不考慮漏感的作用，完全可以把Cs1、Cs2看成是一個(gè)分布電容。

由于在變壓器線(xiàn)圈中，分布電容和分布電感是由非常多的電容和漏感互相串、并聯(lián)在一起組成，如要嚴格地用集中參數完全把它們等效是很難的。至于等效電路是采用串聯(lián)還是并聯(lián)，這主要看它在電路中所起的關(guān)鍵作用。例如，在電源開(kāi)關(guān)管接通時(shí)，串聯(lián)電容的作用是主要的；而在電源開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，并聯(lián)電容的作用反而是主要的。

從圖2-45-c以及（2-140）式可以看出，漏感 產(chǎn)生反電動(dòng)勢的幅度一般都等于或大于輸入電源電壓的幅度，即加到電源開(kāi)關(guān)管D極的電壓最高可達輸入電壓的兩倍，或者更高。這是因為電源開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間一般都很短，而漏感釋放能量時(shí)等效負載電阻很大的緣故。因此，如果不對電源開(kāi)關(guān)管采取保護措施，反電動(dòng)勢很容易就把電源開(kāi)關(guān)管打穿。

根據（2-140）式，降低漏感反電動(dòng)勢幅度的最有效方法是減小負載電阻 的阻值。圖2-47所示電路，就是一種采用減小負載電阻的方法來(lái)降低漏感產(chǎn)生反電動(dòng)勢幅度的電路。

圖2-47中的D1、R1、C1是抑制漏感以及勵磁電感產(chǎn)生反電動(dòng)勢和振鈴電壓幅度的有效電路。當變壓器初級漏感以及勵磁電感產(chǎn)生反電動(dòng)勢時(shí)，反電動(dòng)勢通過(guò)二極管D1對電容器C1進(jìn)行充電，相當于電容器把反電動(dòng)勢的能量吸收掉，從而降低了反電動(dòng)勢和振鈴電壓的幅度。

電容器C1在吸收反電動(dòng)勢的能量的過(guò)程中，其兩端電壓也會(huì )提高，但它可以通過(guò)R1進(jìn)行放電，使電容器兩端的電壓基本保持在一個(gè)合理的范圍。即：電容器C1在吸收反電動(dòng)勢的能量是有條件的，只有反電動(dòng)勢的的幅度超過(guò)某個(gè)值之后，它才開(kāi)始吸收。正確選擇RC放電的時(shí)間常數，使電容器在下次充電時(shí)的剩余電壓剛好略高于方波電壓的幅度，而電容充滿(mǎn)電的幅度又低于開(kāi)關(guān)管的耐壓幅度，此時(shí)電源的工作效率最高。