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陶显芳开关电源原理与设计系列连载三十

上网日期: 2011年08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:电磁感应? 半桥式? 电容器?

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:

e1 = N1*dΦ/dt =Uab —— K1接通期间 (1-156)

上式中,e1为变压器初级线圈产生的电动势, Uab为电源加于变压器初级线圈N1绕组两端的电压,Uab =Ui/2 , dΦ/dt为变压器铁心中磁通的变化率。这里我们假定电容器C1或C2两端的电压在K1接通期间基本保持不变,其两端电压正好等于输入电压Ui的二分之一。

同样,可以对变压器次级线圈N2绕组回路列出方程:

e2 = N2 *dΦ/dt =(Up)—— K1接通期间 (1-157)

上式中,(Up)为开关变压器次级线圈N2绕组正激输出电压的幅值,用括弧匡住来表示。由于流过开关变压器初级线圈N1绕组的励磁电流或开关变压器 铁心中的磁通是线性变化的,所以我们可认为开关变压器次级线圈N2绕组正激输出电压是一个方波。方波的幅值Up与半波平均值Upa以及有效值Uo三者完全相等。

根据(1-156)式和(1-157)式可以求得:

(Up)= e2 =ne1 = nUi/2 —— K1接通期间 (1-158)

(1-158)式就是半桥式变压器开关电源正激输出时的电压关系式。上式中,(Up)为开关变压器次级线圈N2绕组正激输出电压的幅值;Ui为开关 电源变压器初级线圈N1绕组的输入电压;n为变压器次、初级线圈的变压比,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K1接通期间,半桥式变压器开关电源变压器次级输出的正激电压幅值只与输入电压和变压器的次/初级变压比有关系。

同理我们也可以求得,当控制开关K2接通时,开关变压器N2线圈绕组输出的正激电压幅值(Up-)为:

(Up-)= -e2 =-ne1 = -nUi/2 —— K2接通期间 (1-159)

上式中的负号表示e2的符号与(1-158)中的符号相反,(Up-)表示与(Up)的极性相反,因为Uab =-Uba 。

这里还需指出,(1-158)式和(1-159)式列出的计算结果,并没有考虑控制开关K1或K2关断瞬间,励磁电流存储的能量产生反电动势的影 响。当控制开关K1或K2关断瞬间,流过开关变压器初级线圈的励磁电流由最大值突然下降为零,使开关变压器铁心中的磁通量也要跟着产生变化;即:开关变压 器的初、次级线圈中都会产生感应电动势,这种感应电动势是励磁电流存储于关变压器铁心中的磁能量产生的;这种感应电动势对于变压器次级线圈电压输出绕组来 说,属于反激式输出。即:半桥式变压器开关电源同时存在正、反激电压输出。


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