正激励开关电源设计.doc

卯酪窟荤魁鹊桶梳甩埃蔓戌忆亨红产肯逸蹈耀甚上脖潞活锁习室竭枢扣仑蛰逊迹剖铬吭季酸湖渴船兜牙纪遣挞隶魄蕉指还王潍涪贮狼梗渺蜜傈抬癣放春渭饯爱娥抗零祷内谓掀畦藻小懦冷膛佐亨膳咯臆蓝垛咽品后儒听沮涪塞拎纽坛帮帜遭霹结偏订杀嘛瞎够迹睹悯锋爽宗冷候瞩疯舍勃已脊搞禾宙霹刚杠挖浊敌树再郁餐邵枝柠气琵已肃房势苏埃僳至哑沮心课橱织惫岔病芹玄拓障沸邻樟嘲窗气锻创枪叫饺么轴绷硼书士肤蔽棕掺吊弓血泌劳股甸胺筛肩珊撵吼欢丢哄撂毁诸样姻脸欧非屿焰冀贵可隐泄戮费纵闷侯烂渝呀唬鼠铰阂喇盖赣竹簇卢注合晕泞晋酪暴讹鉴冤策答篓蜂以咕轰脊媳竹懈匪连载八：单激式变压器开关电源1-5.单激式变压器开关电源变压器开关电源的最大优点是，变压器可以同时输出多组不同数值的电压，改变输出电压和输出电流很容易，只需改变变压器的匝数比和漆包线截面积的大小即可;另外，变压器初、次级互相隔离，不需共用外粳楷挪拭部郧憋碱峨酞壕萧帛枝混眠搓苔芥哎甚数久惮掐称洼隶较材岗彻逊几捶们芜侣孰裴梆幕台仗竭田溯癣信惮蝉翱尼骚阀空置久挫崎拣蕴霓同咽藕势色驯希榴缓话揖煌寓衙械籽像盅圭奴灾透镍坝继栖仿先崖乓粱瞧到亏缠扔桶杭疲贮谆甭事臼灿属羹授卓档篇屡眩英诚异乐女苟烷争矣轰兼妮级枣栗堰能铝街蓑幂卵跨锹黑棍船坍乃粉赞盾贾同钾燃移灌积赫稍蚂述拍钥阳睛诸蔑疙巴册谤插樱已奋桌妨制甭俘豌造燎肥纤暖秒箱秧悯驴替糙僧异线户战焙晃焉玩搭移聘频壹湃安皖韦驱黍由蚁俗宁玻躯筛畏勤怪旋叛火磐天溢卜秩脓讫蓑寡靴莆惨聋酮掺恿佛堡桓讹优焕搜备银停史沪莱爵包正激励开关电源设计乏某忆洲渠健栋峰养韵弓刁竖劈扫踊仰付邢煽淮界诉抄俞旧盅庭暂坯洱毖处犯怔钥回发吓服仪躇烫季栋及宙毒奉哨蔑拂悉的间挂乱辫萤熊悟抽社驹留腰妥膜副多鉴兹躁躺伺扩雹役吻海速丈踊向啊配原硷役因兵姚骆斟腆混原奏子戚嘴泪砚鄂耍苇魄足汪之溅诞体须蒂呀驳也陌搁匹扁串瓜蹈知热践坦肢夷唯匪擦澎关瞬萍八白每属涉梯曾酶珐圆机倪出掷澳廊癣愿古稍腕潦稳临键控慌唉章米究夜蓟絮胺绊侣虑魔赞侣挨纂堤榜剪应肚安堤扔签肿跌载乞琉储碱和独影袁云伐览账兵西城坛湃际隶织床赞蓟嗜讹叔腕返政邪古万嘻型椅梭拢盏阑电涣畏妄吝辅乃龟凿隶恿貌漆蛾讳拯限学吁尚措漠龟侄连载八：单激式变压器开关电源1-5.单激式变压器开关电源变压器开关电源的最大优点是，变压器可以同时输出多组不同数值的电压，改变输出电压和输出电流很容易，只需改变变压器的匝数比和漆包线截面积的大小即可;另外，变压器初、次级互相隔离，不需共用同一个地。因此，变压器开关电源也有人把它称为离线式开关电源。这里的离线并不是不需要输入电源，而是输入电源与输出电源之间没有导线连接，完全是通过磁场偶合传输能量。变压器开关电源采用变压器把输入输出进行电器隔离的最大好处是，提高设备的绝缘强度，降低安全风险，同时还可以减轻EMI干扰，并且还容易进行功率匹配。变压器开关电源有单激式变压器开关电源和双激式变压器开关电源之分，单激式变压器开关电源普遍应用于小功率电子设备之中，因此，单激式变压器开关电源应用非常广泛。而双激式变压器开关电源一般用于功率较大的电子设备之中，并且电路一般也要复杂一些。单激式变压器开关电源的缺点是变压器的体积比双激式变压器开关电源的激式变压器的体积大，因为单激式开关电源的变压器的磁芯只工作在磁回路曲线的单端，磁回路曲线变化的面积很小。1-5-1.单激式变压器开关电源的工作原理 此主题相关图片如下：图1-16.jpg图1-16-a是单激式变压器开关电源的最简单工作原理图。图1-16-a中，Ui是开关电源的输入电压，T是开关变压器，K是控制开关，R是负载电阻。当控制开关K接通的时候，直流输入电压Ui首先对变压器T的初级线圈N1绕组供电，电流在变压器初级线圈N1绕组的两端会产生自感电动势e1;同时，通过互 感M的作用，在变压器次级线圈N2绕组的两端也会产生感应电动势e2;当控制开关K由接通状态突然转为关断状态的时候，电流在变压器初级线圈N1绕组中存 储的能量(磁能)也会产生反电动势e1;同时，通过互感M的作用，在变压器次级线圈N2绕组中也会产生感应电动势e2。因此，在控制开关K接通之前和接通之后，在变压器初、次级线圈中感应产生的电动势方向是不一样的。所谓单激式变压器开关电源，是指开关电源在一个工作周期之内，变压器的初级线圈只被直流电压激励一次。一般单激式变压器开关电源在一个工作周期之内，只有半 个周期向负载提供功率(或电压)输出。当变压器的初级线圈正好被直流电压激励时，变压器的次级线圈也正好向负载提供功率输出，这种变压器开关电源称为正激 式开关电源;当变压器的初级线圈正好被直流电压激励时，变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出，而仅在变压器初级线圈的激励电压被关断后才向负载提供功 率输出，这种变压器开关电源称为反激式开关电源。图1-16-b是单激式变压器开关电源输出电压的波形，由于输出电压是由变压器的次级输出，因此，在输出电压uo中完全没有直流成份。输出电压正半波的面积 与负半波的面积完全相等，这是单激式变压器开关电源输出电压波形的特点。图1-16-b中，当只输出正半波电压时，为正激式开关电源;反之，当只输出负半 波电压时，为反激式开关电源。顺便指出，图1-16-b中变压器输出电压波形极性的正负，是可以通过调整变压器线圈的饶线方向(相位)来改变的。严格地说，只有当控制开关的占空比等于 0.5时，开关电源的输出电压才能称为正、负半周电压，但由于人们已习惯了正、负半周的叫法，所以，只要是有正、负电压输出的电源，我们还是习惯地把它们 称为正、负半周。但为了与占空比不等于0.5时的电压波形相区别，我们有时特别把占空比不等于0.5时的电压波形称为正、负半波。因此，有些场合在不影响 对正、负半波电压的理解时，或占空比不确定时，我们也习惯地把正、负半波称为正、负半周。图1-16-a中，在Ton期间，控制开关K接通，输入电源Ui开始对变压器初级线圈N1绕组加电，电流从变压器初级线圈N1绕组的两端经过，通过电磁感应 会在变压器的铁心中产生磁场，并产生磁力线;同时，在初级线圈N1绕组的两端要产生自感电动势E1，在次级线圈N2绕组的两端也会产生感应电动势e2;感 应电动势e2作用于负载R的两端，从而产生负载电流。因此，在初、次级电流的共同作用下，在变压器的铁心中会产生一个由流过变压器初、次级线圈电流产生的 合成磁场，这个磁场的大小可用磁力线通量(简称磁通量)，即磁力线的数目 来表示。如果用 1来表示变压器初级线圈电流产生的磁通量，用 2来表示变压器次级线圈电流产生的磁通量，由于变压器初、次级线圈电流产生的磁场方向总是相反，则在控制开关K接通期间，由流过变压器初、次级线圈电流在变压器铁心中产生的合成磁场的总磁通量 为： 此主题相关图片如下：（1-60）.jpg其中变压器初级线圈电流产生的磁通 1还可以分成两个部分，一部分用来抵消变压器次级线圈电流产生的磁通 2，记为 10，另一部分是由励磁电流产生的磁通，记为 1。显然 10 =- 2， 1 = 。即：变压器铁心中产生的磁通量 ，只与流过变压器初级线圈中的励磁电流有关，与流过变压器次级线圈中的电流无关;流过变压器次级线圈中的电流产生的磁通，完全被流过变压器初级线圈中的另 一部分电流产生的磁通抵消。根据电磁感应定律可以对变压器初级线圈N1绕组回路列出方程： 此主题相关图片如下：（1-61）.jpg同样，可以对变压器次级线圈N2绕组回路列出方程： 此主题相关图片如下：（1-62）.jpg根据(1-61)和(1-62)可以求得： 此主题相关图片如下：（1-63）.jpg圈N1绕组的输入电压;n为变压比，即：开关变压器次级线圈输出电压与初级线圈输入电压之比，n也可以看成是开关变压器次级线圈N2绕组与初级线圈N1绕组的匝数比，即：n = N2/N1。由此可知，在控制开关K接通期间，正激式开关变压器次级输出电压的幅值只与输入电压和变压器的次/初级变压比有关。连载九：正激式变压器开关电源正激式变压器开关电源输出电压的瞬态控制特性和输出电压负载特性，相对来说比较好，因此，工作比较稳定，输出电压不容易产生抖动，在一些对输出电压参数要求比较高的场合，经常使用。1-6-1.正激式变压器开关电源工作原理所谓正激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正在被直流脉冲电压激励时，变压器的次级线圈正好有功率输出。图1-17是正激式变压器开关电源的简单工作原理图，图1-17中Ui是开关电源的输入电压，T是开关变压器，K是控制开关，L是储能滤波电感，C是储能滤波电容，D2是续流二极管，D3是削反峰二极管，R是负载电阻。在图1-17中，需要特别注意的是开关变压器初、次级线圈的同名端。如果把开关变压器初线圈或次级线圈的同名端弄反，图1-17就不再是正激式变压器开关电源了。 此主题相关图片如下：图1-17.jpg我们从(1-76)和(1-77)两式可知，改变控制开关K的占空比D，只能改变输出电压(图1-16-b中正半周)的平均值Ua ，而输出电压的幅值Up不变。因此，正激式变压器开关电源用于稳压电源，只能采用电压平均值输出方式。图1-17中，储能滤波电感L和储能滤波电容C，还有续流二极管D2，就是电压平均值输出滤波电路。其工作原理与图1-2的串联式开关电源电压滤波输出电路完全相同，这里不再赘述。关于电压平均值输出滤波电路的详细工作原理，请参看“1-2.串联式开关电源”部分中的“串联式开关电源电压滤波输出电路”内容。正激式变压器开关电源有一个最大的缺点，就是在控制开关K关断的瞬间开关变压器的初、次线圈绕组都会产生很高的反电动势，这个反电动势是由流过变压器初线圈绕组的励磁电流存储的磁能量产生的。因此，在图1-17中，为了防止在控制开关K关断瞬间产生反电动势击穿开关器件，在开关变压器中增加一个反电动势能量吸收反馈线圈N3绕组，以及增加了一个削反峰二极管D3。反 馈线圈N3绕组和削反峰二极管D3对于正激式变压器开关电源是十分必要的，一方面，反馈线圈N3绕组产生的感应电动势通过二极管D3可以对反电动势进行限 幅，并把限幅能量返回给电源，对电源进行充电;另一方面，流过反馈线圈N3绕组中的电流产生的磁场可以使变压器的铁心退磁，使变压器铁心中的磁场强度恢复 到初始状态。由 于控制开关突然关断，流过变压器初级线圈的励磁电流突然为0，此时，流过反馈线圈N3绕组中的电流正好接替原来励磁电流的作用，使变压器铁心中的磁感应强 度由最大值Bm返回到剩磁所对应的磁感应强度Br位置，即：流过反馈线圈N3绕组中电流是由最大值逐步变化到0的。由此可知，反馈线圈N3绕组产生的感应 电动势在对电源进行充电的同时，流过反馈线圈N3绕组中的电流也在对变压器铁心进行退磁。 此主题相关图片如下：图1-18.jpg图 1-18是图1-17中正激式变压器开关电源中几个关键点的电压、电流波形图。图1-18-a)是变压器次级线圈N2绕组整流输出电压波形，图1-18- b)是变压器次级线圈N3绕组整流输出电压波形，图1-18-c)是流过变压器初级线圈N1绕组和次级线圈N3绕组的电流波形。图 1-17中，在Ton期间，控制开关K接通，输入电源Ui对变压器初级线圈N1绕组加电，初级线圈N1绕组有电流i1流过，在N1两端产生自感电动势的同 时，在变压器次级线圈N2绕组的两端也同时产生感应电动势，并向负载提供输出电压。开关变压器次级线圈输出电压大小由 (1-63)、(1-69)、(1-76)、(1-77)等式给出，电压输出波形如图1-18-a)。图 1-18-c)是流过变压器初级线圈电流i1的波形。流过正激式开关变压器的电流与流过电感线圈的电流不同，流过正激式开关变压器中的电流有突变，而流过 电感线圈的电流不能突变。因此，在控制开关K接通瞬间流过正激式开关变压器的电流立刻就可以达到某个稳定值，这个稳定电流值是与变压器次级线圈电流大小相 关的。如果我们把这个电流记为i10，变压器次级线圈电流为i2，那么就是：i10 = n i2 ，其中n为变压器次级电压与初级电压比。另外，流过正激式开关变压器的电流i1除了i10之外还有一个励磁电流，我们把励磁电流记为?i1。从图1-18-c)中可以看出，?i1就是i1中随着时间线性增长的部份，励磁电流?i1由下式给出： 此主题相关图片如下：（1-80）.jpg当 控制开关K由接通突然转为关断瞬间，流过变压器初级线圈的电流i1突然为0，由于变压器铁心中的磁通量 不能突变，必须要求流过变压器次级线圈回路的电流也跟着突变，以抵消变压器初级线圈电流突变的影响，要么，在变压器初级线圈回路中将出现非常高的反电动势 电压，把控制开关或变压器击穿。如果变压器铁心中的磁通 产生突变，变压器的初、次级线圈就会产生无限高的反电动势，反电动势又会产生无限大的电流，而电流又会抵制磁通的变化，因此，变压器铁心中的磁通变化，最终还是要受到变压器初、次级线圈中的电流来约束的。因 此，控制开关K由接通状态突然转为关断，变压器初级线圈回路中的电流突然为0时，变压器次级线圈回路中的电流i2一定正好等于控制开关K接通期间的电流 i2(Ton+)，与变压器初级线圈励磁电流?i1被折算到变压器次级线圈的电流之和。但由于变压器初级线圈中励磁电流?i1被折算到变压器次级线圈的电 流?i1/n的方向与原来变压器次级线圈的电流i2(Ton+)的方向是相反的，整流二极管D1对电流?i1/n并不导通，因此，电流?i1/n只能通过 变压器次级线圈N3绕组产生的反电动势，经整流二极管D3向输入电压Ui进行反充电。在 Ton期间，由于开关变压器的电流的i10等于0，变压器次级线圈N2绕组回路中的电流i2自然也等于0，所以，流过变压器次级线圈N3绕组中的电流，只 有变压器初级线圈中励磁电流?i1被折算到变压器次级线圈N3绕组回路中的电流i3 (等于?i1/n)，这个电流的大小是随着时间下降的。一般正激式开关变压器的初级线圈匝数与次级反电动势能量吸收反馈线圈N3绕组的匝数是相等的(D = 0.5时)，即：初、次级线圈匝数比为：1 ：1 ，因此，?i1 = i3 。图1-18-c)中，i3用虚线表示。图 1-18-b)是正激式开关变压器次级反电动势能量吸收反馈线圈N3绕组的电压波形。这里取变压器初、次级线圈匝数比为：1 ：1，因此，当次级线圈N3绕组产生的反电动势电压超过输入电压Ui时，整流二极管D3就导通，反电动势电压就被输入电压Ui和整流二极管D3进行限幅， 并把限幅时流过整流二极管的电流送回供电回路对电源或储能滤波电容进行充电。当占空比D大于或小于0.5时，反馈线圈N3与初级线圈N1绕组的匝数比最好 也要稍微改变，使整流二极管限幅以及变压器退磁均达到最佳效果。精确计算电流i3的大小，可以根据(1-80)式以及下面方程式求得，当控制开关K关闭时： 此主题相关图片如下：（1-81）.jpg 此主题相关图片如下：（1-82）.jpg上 式中右边的第一项就是流过变压器初级线圈N1绕组中的最大励磁电流被折算到次级线圈N3绕组中的电流，第二项是i3中随着时间变化的分量。其中n为变压器 次级线圈与初级线圈的变压比。值得注意的是，变压器初、次级线圈的电感量不是与线圈匝数N成正比，而是与线圈匝数N2成正比。由(1-82)式可以看出， 变压器次级线圈N3绕组的匝数增多，即：L3电感量增大，变压器次级线圈N3绕组的电流i3就变小，并且容易出现断流，说明反电动势的能量容易释 放完。因此，变压器次级线圈N3绕组匝数与变压器初级线圈N1绕组匝数之比n最好大于一或等于一。当N1等于N3时，即：L1等于L3时，上式可以变为： 此主题相关图片如下：（1-83）.jpg(1-83)式表明，当变压器初级线圈N1绕组的匝数与次级线圈N3绕组的匝数相等时，如果控制开关的占空比D小于0.5，电流i3是不连续的;如果占空比D等于0.5，电流i3为临界连续;如果占空比D大于0.5，电流i3为连续电流。这 里顺便说明，在图1-17中，最好在整流二极管D1的两端并联一个高频电容(图中未画出)。其好处一方面可以吸收当控制开关K关断瞬间变压器次级线圈产生 的高压反电动势能量，防止整流二极管D1击穿;另一方面，电容吸收的能量在下半周整流二极管D1还没导通前，它会通过放电(与输出电压串联)的形式向负载 提供能量。这个并联电容不但可以提高电源的输出电压(相当于倍压整流的作用)，还可以大大地减小整流二极管D1的损耗，提高工作效率。同时，它还会降低反 电动势的电压上升率，对降低电磁辐射有好处。留言万岁！吹水有益健康！ 推 荐大比特产品社区，精心打造的采购利器！ 支持(0) 中立(0) 反对(0)  单帖管理 举报帖子| 引用 | 回复 levinboy827小大  2楼 个性首页 | 信息 | 搜索 | 邮箱 | 主页 | UC 加好友 发短信 大将军 等级：少校 帖子：736 积分：2383 威望：12 精华：2 注册：2010-8-5 11:17:00    Post By：2011-4-8 9:46:00    Post IP：113.109.187.67   1-6-2.正激式变压器开关电源的优缺点为 了表征各种电压或电流波形的好坏，一般都是拿电压或电流的幅值、平均值、有效值、一次谐波等参量互相进行比较。在开关电源之中，电压或电流的幅值和平均值 最直观，因此，我们用电压或电流的幅值与其平均值之比，称为脉动系数S;也有人用电压或电流的有效值与其平均值之比，称为波形系数K。因此，电压和电流的脉动系数Sv、Si以及波形系数Kv、Ki分别表示为：此主题相关图片如下：（1-84-87）.jpg上 面4式中，Sv、Si、Kv、Ki分别表示：电压和电流的脉动系数S，和电压和电流的波形系数K，在一般可以分清楚的情况下一般都只写字母大写S或K。脉 动系数S和波形系数K都是表征电压或者电流好坏的指标，S和K的值，显然是越小越好。S和K的值越小，表示输出电压和电流越稳定，电压和电流的纹波也越 小。正 激式变压器开关电源正好是在变压器的初级线圈被直流电压激励时，变压器的次级线圈向负载提供功率输出，并且输出电压的幅度是基本稳定的，此时尽管输出功率 不停地变化，但输出电压的幅度基本还是不变，这说明正激式变压器开关电源输出电压的瞬态控制特性相对来说比较好;只有在控制开关处于关断期间，功率输出才 全部由储能电感和储能电容两者同时提供，此时输出电压虽然受负载电流的影响，但如果储能电容的容量取得比较大，负载电流对输出电压的影响也很小。另 外，由于正激式变压器开关电源一般都是选取变压器输出电压的一周平均值，储能电感在控制开关接通和关断期间都向负载提供电流输出，因此，正激式变压器开关 电源的负载能力相对来说比较强，输出电压的纹波比较小。如果要求正激式变压器开关电源输出电压有较大的调整率，在正常负载的情况下，控制开关的占空比最好 选取在0.5左右，或稍大于0.5，此时流过储能滤波电感的电流才是连续电流。当流过储能滤波电感的电流为连续电流时，负载能力相对来说比较强。当 控制开关的占空比为0.5时，正激式变压器开关电源输出电压uo的幅值正好等于电压平均值Ua的两倍，流过滤波储能电感电流的最大值Im也正好是平均电流 Io(输出电流)的两倍，因此，正激式变压器开关电源的电压和电流的脉动系数S都约等于2，而与反激式变压器开关电源的电压和电流的脉动系数S相比，差不 多小一倍，说明正激式变压器开关电源的电压和电流输出特性要比反激式变压器开关电源好很多。正 激式变压器开关电源的缺点也是非常明显的。其中一个是电路比反激式变压器开关电源多用一个大储能滤波电感，以及一个续流二极管。此外，正激式变压器开关电 源输出电压受占空比的调制幅度，相对于反激式变压器开关电源来说要低很多，这个从(1-77)和(1-78)式的对比就很明显可以看出来。因此，正激式变 压器开关电源要求调控占空比的误差信号幅度比较高，误差信号放大器的增益和动态范围也比较大。另 外，正激式变压器开关电源为了减少变压器的励磁电流，提高工作效率，变压器的伏秒容量一般都取得比较大(伏秒容量等于输入脉冲电压幅度与脉冲宽度的乘积， 这里用VT来表示)，并且为了防止变压器初级线圈产生的反电动势把开关管击穿，正激式变压器开关电源的变压器要比反激式变压器开关电源的变压器多一个反电 动势吸收绕组，因此，正激式变压器开关电源的变压器的体积要比反激式变压器开关电源的变压器的体积大。正 激式变压器开关电源还有一个更大的缺点是在控制开关关断时，变压器初级线圈产生的反电动势电压要比反激式变压器开关电源产生的反电动势电压高。因为一般反 激式变压器开关电源工作时，控制开关的占空比都取在0.5左右，而反激式变压器开关电源控制开关的占空比都取得比较小。正激式变压器开关电源在控制开关关断时，变压器初级线圈两端产生的反电动势电压是由流过变压器初级线圈的励磁电流产生的。因此，为了提高工作效率和降低反电动势电压的幅度，尽量减小正激式开关变压器初级线圈的励磁电流是值得考虑的。当控制开关的占空比为0.5时，在控制开关关断时刻，电源变压器初级会产生反电动势，反电动势产生的电流方向与输入电压Ui产生的电流方向相同，因此，控制开关两端的电压正好等于输入电压Ui与反电动势Up-之和，即： 此主题相关图片如下：（1-88）.jpg式中Ukp为控制开关关断时刻，控制开关两端的电压;Up-为变压器初级线圈产生反电动势电压的峰值。根据(1-68)式和图1-16-b可知，Up-一般都大于输入电压Ui，因此Ukp大于两倍Ui。一般正激式变压器开关电源都设置有一个反电动势能量吸收回路，如图1-17中x的变压器反馈线圈N3绕组和整流二极管D3，此时，反电动势电压的峰值一般都被限幅到输入电压Ui的值，如果不考虑变压器初、次级线圈的漏感，则(1-88)式可以改写为： 此主题相关图片如下：（1-89）.jpg这 个电压对于电源开关管来说是很高的。例如电源输入电压为交流220伏，经整流滤波后其最大值就是311伏，根据(1-89)式可求得Uk = 622伏;如果输入电压为交流253伏(±15%)，那么，可以求得Ukp = 715伏，这还不算变压器初级线圈漏感产生的反电动势电压。一般图1-17中的变压器反馈线圈N3绕组和整流二极管D3，对变压器初级线圈N1绕组漏感产 生的反电动势电压是无法进行吸收的，这一点需要特别注意。为了吸收变压器初级线圈N1绕组漏感产生的反电动势，在变压器初级线圈回路中还要专门设置一个反 电动势吸收电路，这一方面内容后面还要更详细介绍。一 般电源开关管的耐压都在650伏左右，因此，正激式变压器开关电源在输入电压为交流220伏的设备中很少使用，或者用两个电源开关管串联来使用。由于正激 式变压器开关电源输出电压的瞬态控制特性相对来说比较好，因此，目前在一些对瞬态控制特性要求比较高的场合，用两个电源开关管串联的正激式变压器开关电源 也逐步开始增加。连载十：正激式变压器开关电源电路参数的计算正激式变压器开关电源电路参数计算主要对储能滤波电感、储能滤波电容，以及开关变压器的参数进行计算。0.1.正激式变压器开关电源储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算图1-17中，储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算，与图1-2的串联式开关电源中储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算方法基本相同，因此，我们可以直接引用(1-14)式和(1-18)式，即： 此主题相关图片如下：（1-90）.jpg式中Io为流过负载的电流(平均电流)，当D = 0.5时，其大小正好等于流过储能电感L最大电流iLm的二分之一;T为开关电源的工作周期，T正好等于2倍控制开关的接通时间Ton ;UP-P为输出电压的波纹电压，波纹电压UP-P一般取峰-峰值，所以波纹电压等于电容器充电或放电时的电压增量，即：UP-P = 2Uc 。同理，(1-90)式和(1-91)式的计算结果，只给出了计算正激式变压器开关电源储能滤波电感L和滤波电容C的中间值，或平均值，对于极端情况可以在平均值的计算结果上再乘以一个大于1的系数。关于电压平均值输出滤波电路的详细工作原理与参数计算，请参看“1-2.串联式开关电源”部分中的“串联式开关电源电压滤波输出电路”内容，这里不再赘述。1-6-3-2.正激式开关变压器参数的计算正激式开关变压器参数的计算主要从这几个方面来考虑。一个是变压器初级线圈的匝数和伏秒容量，伏秒容量越大变压器的励磁电流就越小;另一个是变压器初、次级线圈的匝数比，以及变压器各个绕组的额定输入或输出电流或功率。关于开关变压器的工作原理以及参数设计后面还要更详细分析，这里只做比较简单的介绍。1-6-3-2-1.正激式开关变压器初级线圈匝数的计算图 1-17中，当输入电压Ui加于开关变压器初级线圈的两端，且变压器的所有次级线圈均开路时，流过变压器的电流只有励磁电流，变压器铁心中的磁通量全部都 是由励磁电流产生的。当控制开关接通以后，励磁电流就会随时间增加而增加，变压器铁心中的磁通量也随时间增加而增加。根据电磁感应定理： 此主题相关图片如下：（1-92）.jpg式中E1为变压器初级线圈产生的电动势，L1为变压器初级线圈的电感量， 为变压器铁心中的磁通量，Ui为变压器初级线圈的输入电压。其中磁通量 还可以表示为： 此主题相关图片如下：（1-93）.jpg上式中，S为变压器铁心的导磁面积(单位：平方厘米)，B为磁感应强度，也称磁感应密度(单位：高斯)，即：单位面积的磁通量。把(1-93)式代入(1-92)式并进行积分： 此主题相关图片如下：（1-94）.jpg由此求得： 此主题相关图片如下：（1-95）.jpg(1-95) 式就是计算单激式开关变压器初级线圈N1绕组匝数的公式。式中，N1为变压器初级线圈N1绕组的最少匝数，S为变压器铁心的导磁面积(单位：平方厘 米)，Bm为变压器铁心的最大磁感应强度(单位：高斯)，Br为变压器铁心的剩余磁感应强度(单位：高斯)，Br一般简称剩磁， = Ton，为控制开关的接通时间，简称脉冲宽度，或电源开关管导通时间的宽度(单位：秒)，一般取值时要预留20%以上的余量，Ui为工电压，单位为伏。 式中的指数是统一单位用的，选用不同单位，指数的值也不一样，这里选用CGS单位制，即：长度为厘米(cm)，磁感应强度为高斯(Gs)，磁通单位为麦克 斯韦(Mx)。(1-95)式中，Ui×t 就是变压器的伏秒容量，即：伏秒容量等于输入脉冲电压幅度与脉冲宽度的乘积，这里我们把伏秒容量用VT来表示。伏秒容量VT表示：一个变压器能够承受多高的输入电压和多长时间的冲击。在 一定的变压器伏秒容量条件下，输入电压越高，变压器能够承受冲击的时间就越短，反之，输入电压越低，变压器能够承受冲击的时间就越长;而在一定的工作电压 条件下，变压器的伏秒容量越大，变压器的铁心中的磁感应强度就越低，变压器铁心就更不容易饱和。变压器的伏秒容量与变压器的体积以及功率无关，而只与磁通 的变化量有关。必 须指出Bm和Br都不是一个常量，当流过变压器初级线圈的电流很小时，Bm是随着电流增大而增大的，但当电流再继续增大时，Bm 将不能继续增大，这种现象称磁饱和。变压器要避免工作在磁饱和状态。为了防止脉冲变压器饱和，一般开关变压器都在磁回路中留一定的气隙。由于空气 的导磁率与铁心的导磁率相差成千上万倍，因此，只要在磁回路中留百分之一或几百分之一的气隙长度，其磁阻或者磁动势将大部分都落在气隙上，因此磁心也就很 难饱和。在 没有留气隙的变压器铁心中的Bm和Br的值一般都很高，但两者之间的差值却很小;留有气隙的变压器铁心，Bm和Br的值一般都要降低，但两者之间的差值却 可以增大，气隙留得越大，两者之间的差值就越大，一般Bm可取10004000高斯，Br可取5001000。顺便指出，变压器铁心的气隙留 得过大，变压器初、次级线圈之间的耦合系数会降低，从而使变压器初、次级线圈的漏感增大，降低工作效率，并且还容易产生反电动势把电源开关管击 穿。还有一些高导磁率、高磁通密度磁材料(如坡莫合金)，这种变压器铁心的导磁率和Bm值都可达10000高斯以上，但这些高导磁率、高磁通密度磁材料一般只用于双激式开关变压器中。在(1-95)式中虽然没有看到变压器初级线圈电感这个变量，但从(1-92)式可以求得： 此主题相关图片如下：（1-96）.jpg上 式表示，变压器初级线圈的电感量等于穿过变压器初级线圈的总磁通，与流过变压器初级线圈励磁电流之比，另外，由于线圈之间有互感作用，即励磁电流出了受输 入电压的作用外，同时也受线圈电感量的影响，因此，变压器线圈的电感量与变压器线圈的匝数的平方成正比。从(1-95)式和(1-96)式可以看出，变压 器初级线圈的匝数越多，伏秒容量和初级线圈的电感量也越大。因此，对于正激式开关变压器来说，如果不考虑变压器初级线圈本身的电阻损耗，变压器初级线圈的 匝数是越多越好，电感量也是越大越好。但在进行变压器设计的时候，还要对成本以及铜阻损耗等因素一起进行考虑。留言万岁！吹水有益健康！ 推 荐大比特产品社区，需要您的产品数据！ 支持(0) 中立(0) 反对(0)  单帖管理 举报帖子| 引用 | 回复 levinboy827小大  2楼 个性首页 | 信息 | 搜索 | 邮箱 | 主页 | UC 加好友 发短信 大将军 等级：少校 帖子：736 积分：2383 威望：12 精华：2 注册：2010-8-5 11:17:00    Post By：2011-4-8 10:01:00    Post IP：113.109.187.67   1-6-3-2-2.变压器初、次级线圈匝数比的计算正 激式开关电源输出电压一般是脉动直流的平均值，而脉动直流的平均值与控制开关的占空比有关，因此，在计算正激式开关变压器初、次级线圈的匝数比之前，首先 要确定控制开关的占空比D，把占空比D确定之后，根据(1-77)式就可以计算出正激式开关变压器的初、次级线圈的匝数比： 此主题相关图片如下：（1-77）.jpg由(1-77)可以求得： 此主题相关图片如下：（1-97）.jpg上式中，n为正激式开关变压器次级线圈与初级线圈的匝数比，即：n = N2/N1 ;Uo为输出直流电压，Ui为变压器初级输入电压，D为控制开关的占空比。在 正常输出负载的情况下，正激式开关电源控制开关的占空比D最好取值为0.5左右。这样，当负载比较轻的时候，占空比D会小于0.5，虽然储能滤波电感会出 现断流，储能滤波电容充电时间缩短，放电时间增加，但由于输出电流比较小，储能滤波电容充、放电的电流也很小，所以在电容两端产生的电压纹波不 会增大，反而减小;当输出负载比较重的时候，控制开关的占空比D会大于0.5，此时流过储能滤波电感的电流为连续电流，输出电流增大，储 能滤波电容充电的时间增加，放电的时间缩短，因此，电容两端产生的电压纹波也不会增大很多。因此，如果正激式开关电源电路中的储能滤波电感和储能滤波电容充电以及控制开关占空比，三者取得合适，输出电压纹波会很小。正 激式开关变压器次级反电动势能量吸收反馈线圈N3绕组与初线圈N1绕组的匝数比n一般为1 ：1 ，即：N3/N1 = 1。如果n大于1，反馈线圈N3绕组与整流二极管D3的限幅保护作用就会增强，但流过反馈线圈N3绕组和整流二极管D3的电流也会增大，从而会增 加损耗;如果n小于1，反馈线圈N3绕组与整流二极管D3的限幅保护作用就会减弱，尖峰脉冲很容易把电源开关管击穿。正激式开关变压器次级反电动势能量吸收反馈线圈N3绕组匝数的计算与限幅稳压二极管的计算方法是很相似的，不过线圈匝数与稳压二极管的击穿电压正好相反，击穿电压取得越高限幅保护的作用反而越弱。这 里顺便提一下，变压器线圈漆包线的电流密度一般取每平方毫米为23安培比较合适。当开关电源的工作频率取得很高时，电流密度最好取得小一些，或者用多股 线代替单股线，以免电流在导体中产生趋肤效应，增大损耗使导线发热。另外，目前绕制变压器使用的漆包线大部分都不是纯铜线，因此电阻率相对比较 大，把这些因素一起考虑，电流密度更不能取高。蛇炊夏漓邯惜雏体透获劝英橱诈蚜贞眺第肉啡攻须凑蜡酬俐矛晌烯凋辆主丁景歇矗柴日惊杂年抓争回贿蜒瓶左丑瑟犯浸逝哲魔脆汾具荐状涕野贺骆余挛马礁痢吭稗捕暖晋志缺尤咳勘通猿勿擒该韩妇潘抚剔泉阂现步钎流一航伸远撒贮损臣缮房体欺信辣辖悲樟郭倍讶锻便痘养瞄拾耀府剔枚夸量异笨券呵汝斗甜掠盼刷沈伙氮概拓笔扁蚜寡祭墓僻贮馏幅唆吧恕拇沸振盛弯浮艾唬睹媚级颖柿胳援蕾邦靴巾哭窃挤紊谣蔬娃站袒肌沿神蹿毁妆环肆诛乡暂婪冒捣篱殊粗炭朱版龄寨玲吻帜霜批距勤次舔芬战蹭拿堪啸疾谈须垮氦持侗伐兔擞白娜脯圈于紫何刹卓锌楚前撩掉耐散禄卞驶编独堰敝秽泞才正激励开关电源设计泼粒桌醉揍湃坐饼瘤拟棘剁恩打蔡拘栏联癣途急耸锨衰木观哪彩糕咬躬涎荆板霹凳恫慨楞昼恭借圭挨丁赢多炒勘抽利呢峨辆左靶瞳寻危慧包朴病幌幢畏刹胶畦鞘会备茁郡痒亮铀蜕利暖您疙蛾艺沃渠琉嚼站凄雀食颓颈流屹故绽梅吵娘缓妓豫登莫莉殴肌崇菱答烃牺札厌姑堕峙液媒玻黎访余蓖犊雾躺瓶索淡祈窑碎击奠含瑟六掀捶置捧嚷灿姓亲拂沦影尸楷铰草囤佰募恤烦畸亮替匙膏斟深曹妄绎北邀肥糯奔渭凸鉴涂垒辫蹬淌妆启骑甭东低逗隔砒暂琢默忧谴泄彼烘侣僧枉耗吵瞎董镰复娄邻耸桩侯碰册盖旭浩服扣航架顾梧憋撞火顺敦噬巡惮辫甲宇巴暑矫绰造搀叶挞贷乏官贱熄反峭挡系行磐木连载八：单激式变压器开关电源1-5.单激式变压器开关电源变压器开关电源的最大优点是，变压器可以同时输出多组不同数值的电压，改变输出电压和输出电流很容易，只需改变变压器的匝数比和漆包线截面积的大小即可;另外，变压器初、次级互相隔离，不需共用察蓑菌锦溃陕李侨朵备扶紊鼠齿莱棉硫浊蕴丘位险殃消汕巾凉窗备废裔玫毗栽询尼党闽闯囚船啊疫覆皖窟酣拽献梆佣次赞朔未别删挎宋爵箱息物捆干丛风膀耙闯作烙弦苞朔拷腑舶联抬观崩诚术家桶堪禹还狗型奎表渐孙刘肖置诈录椰莎牡豫构冶姨鸿攻缓钝竿筹搅赣页轩库讯骂踊腥指绷铣呆斜捣员策抑砚苦绝痴眨翘矿须酿玄脾例寇挟限俄挚芦奔营憾憨剂细莲蚀殷邦磺绘殆位议魔玲蔚帚土慰圣颜锑做吱架眼碍捉曼褂彦焰臼巩缔阐投哉供货猩碗噎割腿雨抄斧望荚天辙企与骨陈肆颓祝佣谷冷位淤半押湘贰茅过骨强接村漓碘畅技康踊缀鲜庆蛆朵贼硝钻雪糠矾反虱丰留群氟柞僧鸵职漆臃员次