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开关电源正激式变压器的作业原理解析

发布时间:2021-07-31 01:21:19 作者:澳客体育比赛直播 来源:澳客体育比分网址

  正激式变压器开关电源输出电压的瞬态操控特性和输出电压负载特性,相对来说比较好,因而,作业比较安稳,输出电压不简单发生颤动,在一些对输出电压参数要求比较高的场合,常常运用。

  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电压鼓励时,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略作业原理图,图 1-17 中 Ui 是开关电源的输入电压,T 是开关变压器,K 是操控开关,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,需求特别注意的是开关变压器初、次级线圈的同名端。假如把开关变压器初线 就不再是正激式变压器开关电源了。

  咱们从(1-76)和(1-77)两式可知,改动操控开关 K 的占空比 D,只能改动输出电压(图 1-16-b 中正半周)的平均值 Ua ,而输出电压的幅值 Up 不变。因而,正激式变压器开关电源用于稳压电源,只能选用电压平均值输出方法。

  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,便是电压平均值输出滤波电路。其作业原理与图 1-2 的串联式开关电源电压滤波输出电路完全相同,这儿不再赘述。关于电压平均值输出滤波电路的具体作业原理,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陷,便是在操控开关 K 关断的瞬间开关电源变压器的初、次线圈绕组都会发生很高的反电动势,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发生的。因而,在图 1-17 中,为了避免在操控开关 K 关断瞬间发生反电动势击穿开关器材,在开关电源变压器中添加一个反电动势能量吸收反馈线 绕组,以及添加了一个削反峰二极管D3。

  反馈线关于正激式变压器开关电源是十分必要的,一方面,反馈线 绕组发生的感应电动势经过二极管 D3 能够对反电动势进行限幅,并把限幅能量回来给电源,对电源进行充电;另一方面,流过反馈线 绕组中的电流发生的磁场能够使变压器的铁心退磁,使变压器铁心中的磁场强度康复到初始状况。

  因为操控开关忽然关断,流过变压器初级线,此刻,流过反馈线 绕组中的电流正好顶替本来励磁电流的效果,使变压器铁心中的磁感应强度由最大值 Bm 回来到剩磁所对应的磁感应强度 Br 方位,即:流过反馈线 绕组中电流是由最大值逐渐改变到 0 的。由此可知,反馈线 绕组发生的感应电动势在对电源进行充电的一起,流过反馈线 绕组中的电流也在对变压器铁心进行退磁。

  图 1-18 是图 1-17 中正激式变压器开关电源中几个要害点的电压、电流波形图。图 1-18-a)是变压器次级线 绕组整流输出电压波形,图 1-18-b)是变压器次级线 绕组整流输出电压波形,图 1-18-c)是流过变压器初级线 绕组和次级线 绕组的电流波形。

  图 1-17 中,在 Ton 期间,操控开关 K 接通,输入电源 Ui 对变压器初级线绕组加电,初级线 两头发生自感电动势的一起,在变压器次级线 绕组的两头也一起发生感应电动势,并向负载供给输出电压。开关变压器次级线)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 的波形。流过正激式开关电源变压器的电流与流过电感线圈的电流不同,流过正激式开关电源变压器中的电流有骤变,而流过电感线圈的电流不能骤变。因而,在操控开关 K 接通瞬间流过正激式开关电源变压器的电流马上就能够到达某个安稳值,这个安稳电流值是与变压器次级线圈电流巨细相关的。假如咱们把这个电流记为 i10,变压器次级线 ,其间 n 为变压器次级电压与初级电压比。

  别的,流过正激式开关电源变压器的电流 i1 除了 i10 之外还有一个励磁电流,咱们把励磁电流记为∆i1。从图 1-18-c)中能够看出,∆i1 便是 i1 中跟着时刻线性增加的部份,励磁电流∆i1 由下式给出:

  当操控开关 K 由接通忽然转为关断瞬间,流过变压器初级线,因为变压器铁心中的磁通量ф 不能骤变,有必要要求流过变压器次级线圈回路的电流也跟着骤变,以抵消变压器初级线圈电流骤变的影响,要么,在变压器初级线圈回路中将呈现十分高的反电动势电压,把操控开关或变压器击穿。

  假如变压器铁心中的磁通 发生骤变,变压器的初、次级线圈就会发生无限高的反电动势,反电动势又会发生无限大的电流,而电流又会抵抗磁通的改变,因而,变压器铁心中的磁通改变,终究仍是要遭到变压器初、次级线圈中的电流来束缚的。

  因而,操控开关 K 由接通状况忽然转为关断,变压器初级线圈回路中的电流忽然为 0 时,变压器次级线 必定正好等于操控开关 K 接通期间的电流 i2(Ton+),与变压器初级线 被折算到变压器次级线圈的电流之和。但因为变压器初级线 被折算到变压器次级线/n 的方向与本来变压器次级线(Ton+)的方向是相反的,整流二极管 D1 对电流∆i1/n 并不导通,因而,电流∆i1/n 只能经过变压器次级线 绕组发生的反电动势,经整流二极管 D3 向输入电压 Ui 进行反充电。

  在 Ton 期间,因为开关电源变压器的电流的 i10 等于 0,变压器次级线 绕组回路中的电流 i2 天然也等于 0,所以,流过变压器次级线 绕组中的电流,只要变压器初级线 被折算到变压器次级线 绕组回路中的电流 i3 (等于∆i1/n),这个电流的巨细是跟着时刻下降的。

  一般正激式开关电源变压器的初级线圈匝数与次级反电动势能量吸收反馈线 绕组的匝数是持平的,即:初、次级线 用虚线-b)正激式开关电源变压器次级反电动势能量吸收反馈线绕组的电压波形。这儿取变压器初、次级线,因而,当次级线 绕组发生的反电动势电压超越输入电压 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。

  上式中右边的第一项便是流过变压器初级线绕组中的最大励磁电流被折算到次级线 绕组中的电流,第二项是 i3 中跟着时刻改变的重量。其间 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)式能够看出,变压器次级线 绕组的匝数增多,即:L3 电感量增大,变压器次级线 就变小,而且简单呈现断流,阐明反电动势的能量简单释放完。

  (1-83)式标明,当变压器初级线 绕组的匝数与次级线 绕组的匝数持平时,假如操控开关的占空比 D 小于 0.5,电流 i3 是不接连的;假如占空比 D 等于0.5,电流 i3 为临界接连;假如占空比 D 大于 0.5,电流 i3 为接连电流。

  这儿趁便阐明,在图 1-17 中,最好在整流二极管 D1 的两头并联一个高频电容(图中未画出)。其优点一方面能够吸收当操控开关 K 关断瞬间变压器次级线圈发生的高压反电动势能量,避免整流二极管 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,它会经过放电(与输出电压串联)的方式向负载供给能量。这个并联电容不光能够进步电源的输出电压(相当于倍压整流的效果),还能够大大地减小整流二极管 D1 的损耗,进步作业效率。一起,它还会下降反电动势的电压上升率,对下降电磁辐射有优点。