第1章 開關(guān)電源

1、19第1章 概 論開關(guān)電源打破了傳統(tǒng)線性電源的穩(wěn)壓模式，調(diào)整管工作于開關(guān)狀態(tài)，通過控制調(diào)整管（也稱開關(guān)管）的開關(guān)時間來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、功耗小、穩(wěn)壓范圍寬，效率可高達(dá)8090。由于開關(guān)管功率損耗小，散熱器也隨之減小。此外，開關(guān)工作頻率在幾十kHz甚至幾百kHz，濾波電感、電容元件可用較小的容量，允許的環(huán)境溫度也可以大大提高，所以被廣泛地應(yīng)用在各種電子產(chǎn)品中。本章主要介紹開關(guān)電源的基本構(gòu)成、分類及工作原理，讓讀者對開關(guān)電源有一個初步的了解與認(rèn)識。1-1 穩(wěn)壓電源的比較電子設(shè)備離不開電源，電源供給電子設(shè)備所需要的能量。電源的性能、質(zhì)量直接影響著電子設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，故此，

2、電子設(shè)備電源質(zhì)量的要求也越來越高?，F(xiàn)有的電源主要有兩大類：串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源（簡稱線性電源）和開關(guān)穩(wěn)壓電源（簡稱開關(guān)電源）。這兩類電源各具特色而被廣泛應(yīng)用。1.1.1 線性電源的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)線性電源的組成框圖如圖1-1所示。圖1-1 直流穩(wěn)壓電路原理框圖及輸出波形線性電源通常都是由電網(wǎng)所提供的交流電，經(jīng)過變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)而得到，各部分電路的作用如下：電源變壓器是將220V電網(wǎng)電壓變換為整流電路所需要的交流電壓值，少部分電路采用電容降壓，比如遙控電風(fēng)扇電路。整流電路是將交流電壓變換為脈動直流電壓。常用的整流電路有半波、全波和橋式整流電路。濾波電路是將脈動直流電壓變換成較為平滑的直流電壓。

3、線性電源中常用的濾波電路有電感濾波、電容濾波和阻容濾波，最常用是電容濾波。穩(wěn)壓電路是將直流電源的輸出電壓穩(wěn)定，基本不受電網(wǎng)電壓或負(fù)載的影響。線性電源中常用的穩(wěn)壓電路有二極管穩(wěn)壓、串聯(lián)穩(wěn)壓；其中，串聯(lián)穩(wěn)壓有現(xiàn)成的集成電路，比如，固定電壓輸出的集成電路有LM78XX，LM79XX等，可調(diào)電壓輸出的集成電路有LM317和LM337等。如圖1-2所示為包含了市電降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓共4個功能模塊的線性穩(wěn)壓電源。（b）簡易實(shí)物圖圖1-2 線性穩(wěn)壓電源包括4個功能模塊線性電源的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好、瞬態(tài)響應(yīng)速度快，可靠性高、輸出電壓精度高、輸出紋波電壓小；缺點(diǎn)是工作頻率低，所采用的工頻變壓器、濾波器的體積、重

4、量都較大。調(diào)整管工作在線性狀態(tài)，功耗大、效率低，需要加裝散熱器。一般情況下，線性電源效率均不會超過50%，但它優(yōu)良的輸出特性，使其在對電源性能要求較高的場合仍得到了廣泛的應(yīng)用。1.1.2 開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)DC-DC開關(guān)電源也稱DC-DC變換器，因其調(diào)整管工作在開（導(dǎo)通ON）與關(guān)（截止OFF）狀態(tài)而得名。又因調(diào)整管主要功能是進(jìn)行功率變換，故也稱功率管。開關(guān)電源工作原理的實(shí)質(zhì)是通過改變電路中調(diào)整管的導(dǎo)通時間來改變輸出電壓的大小，達(dá)到維持輸出電壓穩(wěn)定的目的。脈寬調(diào)制（PWM）變換器就是重復(fù)通/斷開關(guān)，把直流電壓（電流）變換成高頻方波電壓（電流），再經(jīng)整流平滑變?yōu)橹绷麟妷狠敵?。PWM變換器由半導(dǎo)體

5、開關(guān)、整流二極管、平滑濾波電抗器和電容等基本元件組成。輸入輸出間需要進(jìn)行電氣隔離時，可以采用變壓器，把高頻方波電壓（電流）通過變壓器傳送到輸出側(cè)。PWM變換器構(gòu)成的基本元器件如圖1-3所示。圖中，為整流后不穩(wěn)定的直流電壓；為經(jīng)過斬波的輸出電壓；S為開關(guān)。圖1-3 PWM變換器的基本元器件 圖1-4 變換器的開關(guān)波形由于開關(guān)頻率的提高，平滑濾波電抗器，隔離變壓器等磁性器件以及平滑濾波電容等都可以小型輕量化。對于PWM變換器，加在開關(guān)S兩端與通過開關(guān)S的電流的波形近似為方波，如圖1-4所示。占空比定義為 （1-1）式中，為開關(guān)S通斷周期，為開關(guān)S導(dǎo)通時間，為開關(guān)S截止時間。對于如圖1-4所示波形的

6、變換器，控制占空比的方法有保持開關(guān)工作周期不變，控制開關(guān)導(dǎo)通時間的脈寬調(diào)制（PWM），以及保持導(dǎo)通時間不變，改變工作周期的頻率調(diào)制（PFM）。但開關(guān)頻率較低時，頻率調(diào)制（PFM）方式需要較大的隔離變壓器與輸入輸出濾波器，為此，開關(guān)頻率要足夠高。開關(guān)電源與線性電源相比具有較多的優(yōu)點(diǎn)，見表1-1。表1-1 開關(guān)電源的主要優(yōu)點(diǎn)序號優(yōu) 點(diǎn)描 述1功耗小，效率高開關(guān)電源的開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)，功率損耗小，效率可高達(dá)8090，質(zhì)量好的可以達(dá)到95甚至更高，而線性電源的效率只有50甚至更低2體積小，重量輕一、開關(guān)電源開關(guān)管工作在高頻狀態(tài)，只需要較小體積的變壓器就能傳輸較大的能量；二、開關(guān)管損耗小，散熱器也隨

7、之減小或干脆不用三、開關(guān)頻率在幾十kHz以上，是線性電源的1000倍，整流后的濾波效率也幾乎提高1000倍，故濾波電感、電容的容量和體積都大為減??；同時，允許的環(huán)境溫度也大大提高3適應(yīng)電壓范圍寬當(dāng)輸入電壓或負(fù)載變化引起輸出電壓變動時，開關(guān)電源能通過調(diào)節(jié)脈沖寬度、脈沖頻率或同時改變二者自適應(yīng)調(diào)整，在電網(wǎng)電壓變化較大情況下，仍能保證穩(wěn)定的輸出電壓。故此，開關(guān)電源的穩(wěn)壓范圍寬、穩(wěn)壓效果好、適用領(lǐng)域廣4電路形式多樣開關(guān)電源有自激式和它激式，有調(diào)寬型和調(diào)頻型，有隔離型和非隔離型等開關(guān)電源雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些問題，影響著開關(guān)電源的生產(chǎn)或應(yīng)用，見表1-2。表1-2 開關(guān)電源的主要缺點(diǎn)序號缺 點(diǎn)描 述

8、1電磁干擾大在開關(guān)電源中，調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，電流通過電路中的有關(guān)元件時會產(chǎn)生較大尖峰干擾和諧振噪聲；這些噪聲干擾頻帶寬，諧波大，電磁干擾強(qiáng)，如果不采取一定的措施進(jìn)行抑制、消除和屏蔽，就會嚴(yán)重地影響整機(jī)的正常工作。此外，如不采取措施，這些干擾也會竄入電網(wǎng)，影響附近的其他電子設(shè)備、通信設(shè)備和家用電器的正常工作2紋波和噪聲大在開關(guān)電源中，調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波雖經(jīng)整流、濾波電路，但輸出電壓中的紋波和噪聲仍然比線性電源大得多3瞬態(tài)響應(yīng)慢開關(guān)電源輸出對輸入的瞬態(tài)響應(yīng)一般為ms級，對負(fù)載變化的瞬態(tài)響應(yīng)主要是由LC濾波器特性決定。而線性穩(wěn)壓電源輸出對輸入的瞬態(tài)響應(yīng)幾乎是即時性的，瞬態(tài)

9、響應(yīng)由反饋放大器的頻率特性及濾波電容的容量決定4功率因數(shù)低開關(guān)電源直接對交流電網(wǎng)進(jìn)行全波整流、電容濾波，獲得直流電壓，交流電壓與電流之間存在相位差，且輸入電流不是正弦波，諧波含量很高。電流諧波的產(chǎn)生一方面使諧波噪聲含量提高；另一方面使功率因數(shù)降低5對元器件要求高在一定頻率以下，開關(guān)電源的效率與工作頻率成正比。然而，當(dāng)頻率提高以后，整個電路中的元器件如功率開關(guān)管、開關(guān)變壓器、儲能電感、濾波電容等，又有了新的、更高的要求1-2 開關(guān)電源的基本構(gòu)成1.2.1 開關(guān)電源的基本構(gòu)成開關(guān)電源的基本構(gòu)成如圖1-5所示，其中，為市電整流濾波后的直流電壓，DC-DC變換器進(jìn)行功率變換，它是開關(guān)電源的核心部分，此

10、外還有啟動、過流和（或）過壓保護(hù)、噪聲濾波器等組成部分。反饋回路檢測輸出電壓并與基準(zhǔn)電壓比較，通過誤差放大器放大，經(jīng)脈沖寬調(diào)制電路和驅(qū)動器控制半導(dǎo)體的通斷時間比，從而調(diào)整輸出電壓或電流的大小。圖1-5 開關(guān)電源的基本構(gòu)成DC-DC變換器有多種電路形式，常用的有工作波形為方波的脈寬調(diào)制（PWM） 是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫，指脈沖寬度調(diào)制，簡稱脈寬調(diào)制。變換器和頻率調(diào)制（PFM） 是英文“Pulse Frequency Modulation”的縮寫，指脈沖頻率調(diào)制，簡稱頻率調(diào)制。變換器以及工作波形為正弦波諧振型變換器。本書著重介紹前兩種方式。1-3 開關(guān)電源的分

11、類開關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)有多種，分類方法也很多，常見的分類如圖1-6所示。開關(guān)電源的分類方法1按開關(guān)管的脈沖激勵方式2按DC-DC變換器的電路結(jié)構(gòu)3按開關(guān)管的脈沖調(diào)制方式自激式它激式非隔離型隔離型脈寬調(diào)制型頻率調(diào)制型混合調(diào)制型反激式正激式推挽式半橋式全橋式降壓式升壓式升降壓式圖1-6 開關(guān)穩(wěn)壓電源的常見分類方式1.3.1 按開關(guān)管的脈沖激勵方式分類不管何種開關(guān)電源，調(diào)整管必須工作在開關(guān)狀態(tài)，驅(qū)動調(diào)整的激勵電壓要么工作波形為方波的脈寬調(diào)制電壓，要么是工作波形為正弦波的諧振電壓。開關(guān)電源按調(diào)整管的激勵電壓產(chǎn)生方式分，可有自激式和它激式。1自激式自激式開關(guān)電源利用調(diào)整管、開關(guān)變壓器輔助繞組構(gòu)成正反饋環(huán)路

12、，實(shí)現(xiàn)自激振蕩，穩(wěn)定電壓輸出。由于自激式開關(guān)電源的調(diào)整管兼作振蕩管，因此無須專設(shè)振蕩器。自激式開關(guān)電源的脈沖信號是自激振蕩形成的，是一種非固定頻率的脈沖信號，頻率隨輸入電壓和負(fù)載變化而變化，空載時開關(guān)頻率較高或間歇振蕩，負(fù)載時頻率較低。自激式開關(guān)電源本身具有一定的自保護(hù)功能，一旦負(fù)載過重，必然破壞反饋條件，振蕩停止，從而保護(hù)了開關(guān)電源。自激式開關(guān)電源結(jié)構(gòu)簡單、損耗小、效率高，制作與調(diào)試容易；但開關(guān)電流峰值高、紋波電流大，特別是在高功率、大電流工作時穩(wěn)定性差，因此多用于60W以下的小功率場合。2它激式它激式開關(guān)電源電路的調(diào)整管不參與激勵脈沖的振蕩過程，有專設(shè)的振蕩啟動電路和振蕩器，振蕩器產(chǎn)生脈沖

13、控制調(diào)整管導(dǎo)通與截止。比如，常用的集成電路UC3842，NCP1200、TL494等集成控制器與阻容元件組合，構(gòu)成脈沖振蕩電路，輸出占空比可調(diào)的PWM脈沖。由于集成控制器把保護(hù)電路、控制電路、振蕩電路和反饋信號檢測電路集成于同一芯片上，抗干擾性能好，電路簡潔、功能強(qiáng)大，能夠完成振蕩、自動穩(wěn)壓、過流、過壓保護(hù)等功能與優(yōu)點(diǎn)，是分立式開關(guān)電源所無法比擬的，因此應(yīng)用也越來越廣泛。1.3.2 非隔離型DC-DC變換器非隔離型DC-DC變換器輸入輸出共地，包括降壓式、升壓式和升降壓式。基本電路如圖1-7所示。（a）降壓式（b）升壓式 （c）升降壓式圖1-7 DC-DC變換器的基本電路分析這些電路工作原理時

14、，為簡便起見，假定開關(guān)為理想開關(guān)，電路中各元件的內(nèi)阻忽略不計(jì)。另外，輸入電壓為，輸出電壓為，電感和電容的值足夠大，流經(jīng)電感的電流與電容兩端電壓的紋波非常小。1降壓式變換器（1）工作原理降壓式變換器原理分解電路如圖1-8（a）所示。當(dāng)開關(guān)S閉合時，等效電路如圖（b）所示，電流如圖中標(biāo)注；VD因承受反壓而截止，電感勵磁、存儲能量，電容充電。當(dāng)開關(guān)S斷開時，等效電路如圖（c）所示，電流如圖中標(biāo)注；VD承受正壓而導(dǎo)通，電感消磁、釋放能量，電容放電。兩種情形下，電感與負(fù)載的電流方向不變，但圖（b）過程電感電流線性增加，圖（c）過程電感電流線性減小。（a）電路原理圖（b）開關(guān)導(dǎo)通時的等效電路 （c）開關(guān)截

15、止時的等效電路圖1-8 降壓式變換器分解電路在換能電路中，如果電感數(shù)值太小，在期間儲能不足，那么在還未結(jié)束時，能量已放盡，將導(dǎo)致輸出電壓為零，出現(xiàn)臺階，這是絕對不允許的。同時，為了使輸出電壓的交流分量足夠小，的取值應(yīng)足夠大。換言之，只有在和足夠大時，輸出電壓和負(fù)載電流才為連續(xù)的，和愈大，的波形愈平滑。由于是通過開關(guān)管和濾波電路輪流提供，通常脈動成分比線性穩(wěn)壓電源要大一些，這是降壓式DC-DC變換器的缺點(diǎn)之一。（2）降壓公式開關(guān)S閉合時，加在電感兩端的電壓為。這期間，電感由電壓勵磁、儲存能量，磁通增加量為 （1-2）開關(guān)S斷開時，由于電感電流連續(xù)，二極管變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。輸出電壓與開關(guān)導(dǎo)通時方向相反

16、加到電感上。這期間，電感消磁、釋放能量，磁通的減少量為 （1-3）穩(wěn)態(tài)時，電感磁通的增加量與減少量相等，即，聯(lián)立（1-2）、（1-3）二式，則降壓型變換器的電壓變比為 （1-4）由于，可得2升壓式變換器（1）工作原理升壓式變換器原理分解電路如圖1-9（a）所示。當(dāng)開關(guān)S閉合時，等效電路如圖（b）所示，電流如圖中標(biāo)注；VD因承受反壓而截止，電感勵磁、存儲能量，電容放電。當(dāng)開關(guān)S斷開時，等效電路如圖（c）所示，電流如圖中標(biāo)注；VD承受正壓而導(dǎo)通，電感消磁、釋放能量，電容充電。兩種情形下，負(fù)載的電流方向不變，但圖（b）過程電感電流線性增加，圖（c）過程電感電流線性減小。（a）電路原理圖（b）開關(guān)導(dǎo)通

17、時的等效電路 （c）開關(guān)截止時的等效電路 圖1-9 升壓式變換器分解電路（2）升壓公式開關(guān)S閉合時，輸入電壓加在電感上。這期間，電感由輸入電壓勵磁、儲存能量，磁通增加量為 （1-5）開關(guān)S斷開時，由于電感電流連續(xù)，二極管轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)，電壓與開關(guān)導(dǎo)通時方向相反加到電感上，這期間電感消磁、釋放能量，磁通的減少量為 （1-6）穩(wěn)態(tài)時，電感中磁通的增加量與減少量相等，即，聯(lián)立（1-5）、（1-6）二式，則升壓型變換器的電壓變比為 （1-7）由于，可得3升降壓式變換器（1）工作原理升降壓式變換器原理分解電路如圖1-10（a）所示。當(dāng)開關(guān)S閉合時，等效電路如圖（b）所示，電流如圖中標(biāo)注；VD因承受反壓而截

18、止，電感勵磁、存儲能量，電容放電。當(dāng)開關(guān)S斷開時，等效電路如圖（c）所示，電流如圖中標(biāo)注；VD承受正壓而導(dǎo)通，電感消磁、釋放能量，電容充電。兩種情形下，負(fù)載的電流方向不變，但圖（b）過程電感電流線性增加，圖（c）過程電感電流線性減小。（a）電路原理圖（b）開關(guān)導(dǎo)通時的等效電路 （c）開關(guān)截止時的等效電路 圖1-10 升降壓式變換器示意圖（2）升降壓公式開關(guān)S閉合時，輸入電壓加在電感上。這期間，電感由輸入電壓勵磁、儲存能量，磁通增加量為 （1-8）開關(guān)S斷開時，由于電感電流連續(xù)，二極管轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)。輸出電壓與開關(guān)導(dǎo)通時方向相反加到電感上。這期間，電感消磁、釋放能量，磁通的減少量為 （1-9）穩(wěn)態(tài)

19、時，電感中磁通的增加量與減少量相等，即，聯(lián)立（1-8）、（1-9）二式，則升降壓型變換器的電壓變比為 （1-10）當(dāng)時，當(dāng)時，。PWM變換器的控制特性曲線如圖1-11所示。由特性曲線可知，控制開關(guān)的占空比D就可以改變輸出電壓的大小。對于這三類變換器，也可以從能量的蓄積與釋放的觀點(diǎn)來說明其基本工作原理。電感勵磁就是蓄積能量，電感消磁就是釋放能量。因此，對于三類變換器，開關(guān)S閉合時，來自電源的能量蓄積在電感上；開關(guān)S斷開時，蓄積在電感中的能量釋放給負(fù)載，它們是改變開關(guān)占空比來控制能量的蓄積與釋放，獲得直流輸出的一種方式，所以也稱為儲能型。電感就是儲能元件。圖1-11 PWM變換器的控制特性1.3.

20、3 隔離型DC-DC變換器DC-DC變換器實(shí)際應(yīng)用于開關(guān)電源時，很多情況下要求輸入與輸出間進(jìn)行電氣隔離。這時采用變壓器進(jìn)行隔離，因此，這種變換器稱為隔離型變換器，是目前應(yīng)用最多的類型。輸入整流濾波電源，通過功率開關(guān)管重復(fù)通斷控制變壓器初級繞組的能量存儲，把直流電壓或電流變換為高頻方波電壓或電流，由變壓器升壓或降壓后，再經(jīng)整流平滑為直流電壓或電流的方式。因此，這類變換器也稱逆變整流變換器。隔離型變換器的基本電路如圖1-12所示。反饋回路檢測取樣電壓，并與基準(zhǔn)電壓比較，誤差電壓通過比較放大，經(jīng)光電隔離反饋到變壓器的輸入側(cè)，由脈沖寬調(diào)制器控制調(diào)整管的通斷時間比，從而穩(wěn)定輸出電壓或電流。圖1-12 變

21、壓器耦合型開關(guān)電源示意圖隔離型DC-DC變換器由開關(guān)管和高頻變壓器組成，高頻變壓器的工作必須依賴于開關(guān)管，它們是實(shí)現(xiàn)隔離和輸出電壓調(diào)整的執(zhí)行部件，是開關(guān)電源的核心。隔離型DC-DC變換器包括反激式、正激式、推挽式、半橋式和全橋式等多種類型。1反激式變換器 有些文獻(xiàn)也稱之為回掃變換器。反激式變換器的基本電路如圖1-13所示。圖1-13 反激式變換器的基本電路開關(guān)S導(dǎo)通時，由于變壓器次級側(cè)感應(yīng)電壓，使二極管VD反向偏置，次級繞組無電流。開關(guān)S導(dǎo)通期間，變壓器初級繞組以輸入電壓勵磁，能量蓄積在電感中。開關(guān)S斷開時，變壓器次級繞組以輸入電壓消磁，蓄積在電感中能量釋放供給負(fù)載。這種變換器的工作原理與升降

22、壓式變換器類似。電壓變比為 （1-11）式中，為變壓器匝比，即=2正激式變換器正激式變換器的基本電路如圖1-14所示。開關(guān)S導(dǎo)通時，變壓器主繞組以輸入電壓勵磁，能量蓄積在電感中；次級繞組感應(yīng)電壓使二極管VD1導(dǎo)通，蓄積在電感中能量釋放供給負(fù)載。開關(guān)S斷開時，主繞組沒有釋放完的能量轉(zhuǎn)移消磁繞組并以輸入電壓消磁，勵磁能量反饋到輸入側(cè)；次級繞組感應(yīng)電壓使二極管VD1反向偏置，次級繞組無電流，但電感電流反激，續(xù)流二極管VD2導(dǎo)通。電壓變比為 （1-12）式中，為變壓器匝比，即=圖1-14 正激式變換器的基本電路式中，為變壓器匝比，即=然而，對于這種變換器，開關(guān)導(dǎo)通時變壓器勵磁，初級繞組的勵磁電流達(dá)到

23、（1-13）式中，為繞組的勵磁電感。開關(guān)斷開時，變壓器需要消磁，二極管VD3和繞組就是為此而設(shè)，勵磁能量通過它們反饋到輸入側(cè)。若繞組中蓄積的能量全部轉(zhuǎn)移到繞組中，開關(guān)斷開瞬間“安匝相等原理”仍然成立，則繞組的勵磁電流為 （1-14）把式（1-13）、（1-14）結(jié)合起來，得= （1-15）繞組的勵磁電感與繞組的勵磁電感的關(guān)系為 （1-16）反饋二極管VD3變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，變壓器以輸入電壓進(jìn)行消磁。為消除式（1-13）所示的勵磁電流，必要的時間類似式（1-13），即把式（1-15）、（1-16）代入上式并整理，得 （1-17）為防止變壓器磁飽和，必須在開關(guān)斷開期間變壓器完全消磁，則 （1-18）結(jié)

24、合式（1-17）、（1-18），并考慮=，因此，正激變換器的電壓變比限制為 （1-19）閱讀資料：單端開關(guān)電源在正激式和反激式變壓器耦合型開關(guān)電源中，變壓器主繞組電路僅有一個開關(guān)管，電流單向流動，變壓器的磁通只能單方向變化，因此，這種開關(guān)電源也稱單端開關(guān)電源。3推挽式變換器推挽式變換器是最典型的逆變整流型變換器之一，如圖1-15所示。（b）波形圖（a）電路原理圖圖1-15 推挽式變換器的基本電路開關(guān)變壓器T的中心抽頭接直流電源，因此，當(dāng)開關(guān)S1、S2交替導(dǎo)通時，加在開關(guān)變壓器上的電壓等于，次級側(cè)經(jīng)VD1、VD2全波整流，再經(jīng)電感和電容濾波得到平滑的直流電壓。開關(guān)動作與F點(diǎn)電壓波形如圖1-15所

25、示。改變開關(guān)脈沖的占空比，就可以改變S1、S2導(dǎo)通與截止的時間，從而改變輸出電壓。對于半橋式變換器的驅(qū)動電路，嚴(yán)禁S1、S2同時導(dǎo)通，否則，將會出現(xiàn)變壓器初級兩繞組電流相反磁場相互抵消的惡劣情形。如果采用圖1-15所示的占空比，電壓變比可與降壓式變換器相類似地求出，為 （1-20）式中，為變壓器匝比，即=4半橋式變換器半橋式變換器也是最典型的逆變整流型變換器之一，如圖1-16所示。（b）波形圖（a）電路原理圖圖1-16 半橋式變換器的基本電路電解電容、容量相同，因此它們的節(jié)點(diǎn)電壓為的一半，因此，當(dāng)開關(guān)S1、S2交替導(dǎo)通時，加在開關(guān)變壓器上的電壓為的一半。開關(guān)動作與F點(diǎn)電壓波形如圖1-16所示。

26、改變開關(guān)脈沖的占空比，就可以改變S1、S2導(dǎo)通與截止的時間，從而改變輸出電壓。對于半橋式變換器的驅(qū)動電路，嚴(yán)禁S1、S2同時導(dǎo)通，否則，將會出現(xiàn)兩只功率管將短路的惡劣情形。如果采用圖1-16所示的占空比，電壓變比可與降壓式變換器相類似地求出，為 （1-20）式中，為變壓器匝比，即=推挽變換器與半橋式變換器的區(qū)別是，開關(guān)S1、S2交替導(dǎo)通時，前者工作電壓為電源。后者工作電壓為電源的一半，因此半橋式變換器比推挽變換器的電源利用率低。5全橋式變換器半橋式變換器的電源利用率低，若增加兩只功率管，就可以組成全橋式變換器，如圖1-17所示。（b）波形圖（a）電路原理圖圖1-17 全橋式變換器的基本電路S1、S3與S2、S4交替導(dǎo)通，加在開關(guān)變壓器上的電壓等于，次級側(cè)經(jīng)VD1、VD2全波整流，再經(jīng)電感和電容濾波得到平滑的直流電壓。需要指出的是，若S1、S3與S2、S4導(dǎo)通時間不對稱，則變壓器初級繞組的交流電壓中將含有直流分量，會在變壓器初級繞組產(chǎn)生很大的直流電流，造成磁飽和。因此，全橋式變換器應(yīng)注意避免產(chǎn)生直流分量。如果采用圖1-17所示的占空比，則電壓變比與半橋式一樣。閱讀資料：雙端開關(guān)電源在推挽、半橋和全橋變壓器耦合