開關電源設計技巧連載十五：雙激式變壓器開關電源

開關電源設計技巧連載十五：雙激式變壓器開關電源（完整版）實用資料(可以直接使用，可編輯完整版實用資料，歡迎下載）

開關電源設計技巧連載十五：雙激式變壓器開關電源開關電源設計技巧連載十五：雙激式變壓器開關電源（完整版）實用資料(可以直接使用，可編輯完整版實用資料，歡迎下載）1-8．雙激式變壓器開關電源所謂雙激式變壓器開關電源，就是指在一個工作周期之內，變壓器的初級線圈分別被直流電壓正、反激勵兩次。與單激式變壓器開關電源不同，雙激式變壓器開關電源一般在整個工作周期之內，都向負載提供功率輸出。雙激式變壓器開關電源輸出功率一般都很大，因此，雙激式變壓器開關電源在一些中、大型電子設備中應用很廣泛。這種大功率雙激式變壓器開關電源最大輸出功率可以達300瓦以上，甚至可以超過1000瓦。推挽式、半橋式、全橋式等變壓器開關電源都屬于雙激式變壓器開關電源。1-8-1．推挽式變壓器開關電源的工作原理在雙激式變壓器開關電源中，推挽式變壓器開關電源是最常用的開關電源。由于推挽式變壓器開關電源中的兩個控制開關K1和K2輪流交替工作，其輸出電壓波形非常對稱，并且開關電源在整個工作周期之內都向負載提供功率輸出，因此，其輸出電流瞬間響應速度很高，電壓輸出特性也很好。推挽式變壓器開關電源是所有開關電源中電壓利用率最高的開關電源，它在輸入電壓很低的情況下，仍能維持很大的功率輸出，所以推挽式變壓器開關電源被廣泛應用于DC/AC逆變器，或DC/DC轉換器電路中。1-8-1-1．交流輸出推挽式變壓器開關電源一般的DC/AC逆變器，如交流不間斷電源（簡稱UPS），大多數都是采用推挽式變壓器開關電源電路。這種DC/AC逆變器工作頻率很高，所以體積可以做得非常小；由于這個特點，推挽式變壓器開關電源也經常用于AC/AC轉換電路中，以減小電源變壓器的體積。圖1-27是交流輸出純電阻負載推挽式變壓器開關電源的簡單原理圖。圖中，K1、K2是兩個控制開關，它們工作的時候，一個接通，另一個關斷，兩個開關輪流接通和關斷，互相交替工作；T為開關變壓器，N1、N2為變壓器的初級線圈，N3為變壓器的次級線圈；Ui為直流輸入電壓，R為負載電阻；uo為輸出電壓，io為流過負載的電流。圖1-27中，當控制開關K1接通時，電源電壓Ui通過控制開關K1被加到變壓器初級線圈N1繞組的兩端，通過電磁感應的作用在變壓器次級線圈N3繞組的兩端也會輸出一個與N1繞組輸入電壓成正比的電壓，并加到負載R的兩端，使開關電源輸出一個正半周電壓。當控制開關K1由接通轉為關斷時，控制開關K2則由關斷轉為接通，此時電源電壓Ui被加到變壓器初級線圈N2繞組的兩端，通過互感在變壓器次級線圈N3繞組的兩端也輸出一個與N2繞組輸入電壓成正比的電壓uo，并加到負載R的兩端，使開關電源輸出一個負半周電壓。由于電源電壓Ui加到變壓器初級線圈N1繞組和N2兩端產生磁通的方向正好相反，所以在負載上可得到一個與線圈N1、N2繞組所加電壓對應的正、負極性電壓uo。正半周對應的是K1接通時，N1繞組與N3繞組互相感應的輸出電壓；負半周對應的是K2接通時，N2繞組與N3繞組互相感應的輸出電壓。下面我們進一步詳細分析推挽式變壓器開關電源的工作原理。圖1-27中，當控制開關K1接通時，輸入電源Ui開始對變壓器初級線圈N1繞組加電，電流從變壓器初級線圈N1繞組的兩端經過，通過電磁感應會在變壓器的鐵心中產生磁場，并產生磁力線；同時，在初級線圈N1繞組的兩端要產生自感電動勢e1，在次級線圈N3繞組的兩端也會產生感應電動勢e3；感應電動勢e3作用于負載R的兩端，從而產生負載電流。因此，在初、次級電流的共同作用下，在變壓器的鐵心中會產生一個由流過變壓器初、次級線圈電流產生的合成磁場，這個磁場的大小可用磁力線通量（簡稱磁通量），即磁力線的數目來表示。如果用Φ1來表示變壓器初級線圈N1繞組電流產生的磁通量，用Φ3來表示變壓器次級線圈電流產生的磁通量，由于變壓器初、次級線圈電流產生的磁場方向總是相反，則在控制開關K1接通期間，由流過變壓器初、次級線圈電流在變壓器鐵心中產生的合成磁場的總磁通量為：其中變壓器初級線圈電流產生的磁通1還可以分成兩個部分，一部分用來抵消變壓器次級線圈電流產生的磁通3，記為10，另一部分是由勵磁電流產生的磁通，記為Δ1。顯然10=－3，Δ1=。即：變壓器鐵心中產生的磁通量，只與流過變壓器初級線圈中的勵磁電流有關，與流過變壓器次級線圈中的電流無關；流過變壓器次級線圈中的電流產生的磁通，完全被流過變壓器初級線圈中的另一部分電流產生的磁通抵消。根據電磁感應定律可以對變壓器初級線圈N1繞組回路列出方程：同樣，可以對變壓器次級線圈N3繞組回路列出方程：上式中，（Up）為開關變壓器次級線圈N3繞組正激輸出電壓