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陶显芳开关电源原理与设计系列连载十三

上网日期: 2011年06月10日 ?? 作者: 陶显芳 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:开关电源? 正激式? 变压器?

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:

Sv = Up/Ua —— 电压脉动系数 (1-84)

Si = Im/Ia —— 电流脉动系数 (1-85)

Kv =Ud/Ua —— 电压波形系数 (1-86)

Ki = Id/Ia —— 电流波形系数 (1-87)

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US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。


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