正激式變壓器開關電源的優缺點

2022-08-22 05:57:02 字數 2654 閱讀 1441

為了表徵各種電壓或電流波形的好壞,一般都是拿電壓或電流的幅值、平均值、有效值、一次諧波等參量互相進行比較。在開關電源之中,電壓或電流的幅值和平均值最直觀,因此,我們用電壓或電流的幅值與其平均值之比,稱為脈動係數s;也有人用電壓或電流的有效值與其平均值之比,稱為波形係數k。

因此,電壓和電流的脈動係數sv、si以及波形係數kv、ki分別表示為:

sv = up/ua —— 電壓脈動係數 (1-84)

si = im/ia —— 電流脈動係數 (1-85)

kv =ud/ua —— 電壓波形係數 (1-86)

ki = id/ia —— 電流波形係數 (1-87)

上面4式中,sv、si、kv、ki分別表示:電壓和電流的脈動係數s,和電壓和電流的波形係數k,在一般可以分清楚的情況下一般都只寫字母大寫s或k。脈動係數s和波形係數k都是表徵電壓或者電流好壞的指標,s和k的值,顯然是越小越好。

s和k的值越小,表示輸出電壓和電流越穩定,電壓和電流的紋波也越小。

正激式變壓器開關電源正好是在變壓器的初級線圈被直流電壓激勵時,變壓器的次級線圈向負載提供功率輸出,並且輸出電壓的幅度是基本穩定的,此時儘管輸出功率不停地變化,但輸出電壓的幅度基本還是不變,這說明正激式變壓器開關電源輸出電壓的瞬態控制特性相對來說比較好;只有在控制開關處於關斷期間,功率輸出才全部由儲能電感和儲能電容兩者同時提供,此時輸出電壓雖然受負載電流的影響,但如果儲能電容的容量取得比較大,負載電流對輸出電壓的影響也很小。

另外,由於正激式變壓器開關電源一般都是選取變壓器輸出電壓的一周平均值,儲能電感在控制開關接通和關斷期間都向負載提供電流輸出,因此,正激式變壓器開關電源的負載能力相對來說比較強,輸出電壓的紋波比較小。如果要求正激式變壓器開關電源輸出電壓有較大的調整率,在正常負載的情況下,控制開關的占空比最好選取在0.5左右,或稍大於0.

5,此時流過儲能濾波電感的電流才是連續電流。當流過儲能濾波電感的電流為連續電流時,負載能力相對來說比較強。

當控制開關的占空比為0.5時,正激式變壓器開關電源輸出電壓uo的幅值正好等於電壓平均值ua的兩倍,流過濾波儲能電感電流的最大值im也正好是平均電流io(輸出電流)的兩倍,因此,正激式變壓器開關電源的電壓和電流的脈動係數s都約等於2,而與反激式變壓器開關電源的電壓和電流的脈動係數s相比,差不多小一倍,說明正激式變壓器開關電源的電壓和電流輸出特性要比反激式變壓器開關電源好很多。

正激式變壓器開關電源的缺點也是非常明顯的。其中乙個是電路比反激式變壓器開關電源多用乙個大儲能濾波電感,以及乙個續流二極體。此外,正激式變壓器開關電源輸出電壓受占空比的調製幅度,相對於反激式變壓器開關電源來說要低很多,這個從(1-77)和(1-78)式的對比就很明顯可以看出來。

因此,正激式變壓器開關電源要求調控占空比的誤差訊號幅度比較高,誤差訊號放大器的增益和動態範圍也比較大。

另外,正激式變壓器開關電源為了減少變壓器的勵磁電流,提高工作效率,變壓器的伏秒容量一般都取得比較大(伏秒容量等於輸入脈衝電壓幅度與脈衝寬度的乘積,這裡用us來表示),並且為了防止變壓器初級線圈產生的反電動勢把開關管擊穿,正激式變壓器開關電源的變壓器要比反激式變壓器開關電源的變壓器多乙個反電動勢吸收繞組,因此,正激式變壓器開關電源的變壓器的體積要比反激式變壓器開關電源的變壓器的體積大。

正激式變壓器開關電源還有乙個更大的缺點是在控制開關關斷時,變壓器初級線圈產生的反電動勢電壓要比反激式變壓器開關電源產生的反電動勢電壓高。因為一般正激式變壓器開關電源工作時,控制開關的占空比都取在0.5左右,而反激式變壓器開關電源控制開關的占空比都取得比較小。

正激式變壓器開關電源在控制開關關斷時,變壓器初級線圈兩端產生的反電動勢電壓是由流過變壓器初級線圈的勵磁電流產生的。因此,為了提高工作效率和降低反電動勢電壓的幅度,盡量減小正激式開關電源變壓器初級線圈的勵磁電流是值得考慮的。

當控制開關的占空比為0.5時,在控制開關關斷時刻,電源變壓器初級會產生反電動勢,反電動勢產生的電流方向與輸入電壓ui產生的電流方向相同,因此,控制開關兩端的電壓正好等於輸入電壓ui與反電動勢up-之和,即:

ukp = ui+up- —— k關斷期間 (1-88)

式中ukp為控制開關關斷時刻,控制開關兩端的電壓;up-為變壓器初級線圈產生反電動勢電壓的峰值。根據(1-68)式和圖1-16-b可知,up-一般都大於輸入電壓ui,因此ukp大於兩倍ui。

一般正激式變壓器開關電源都設定有乙個反電動勢能量吸收迴路,如圖1-17中的變壓器反饋線圈n3繞組和整流二極體d3,此時,反電動勢電壓的峰值一般都被限幅到輸入電壓ui的值,如果不考慮變壓器初、次級線圈的漏感,則(1-88)式可以改寫為:

ukp = 2ui —— 帶限幅電路 (1-89)

這個電壓對於電源開關管來說是很高的。例如電源輸入電壓為交流220伏,經整流濾波後其最大值就是311伏,根據(1-89)式可求得uk = 622伏;如果輸入電壓為交流253伏(±15%),那麼,可以求得ukp = 715伏,這還不算變壓器初級線圈漏感產生的反電動勢電壓。一般圖1-17中的變壓器反饋線圈n3繞組和整流二極體d3,對變壓器初級線圈n1繞組漏感產生的反電動勢電壓是無法進行吸收的,這一點需要特別注意。

為了吸收變壓器初級線圈n1繞組漏感產生的反電動勢,在變壓器初級線圈迴路中還要專門設定乙個反電動勢吸收電路,這一方面內容後面還要更詳細介紹。

一般電源開關管的耐壓都在650伏左右,因此,正激式變壓器開關電源在輸入電壓為交流220伏的裝置中很少使用,或者用兩個電源開關管串聯來使用。由於正激式變壓器開關電源輸出電壓的瞬態控制特性相對來說比較好,因此,目前在一些對瞬態控制特性要求比較高的場合,用兩個電源開關管串聯的正激式變壓器開關電源也逐步開始增加。

反激式變壓器開關電源的優缺點

由於反激式開關電源僅在控制開關關斷期間才向負載提供能量輸出,當負載電流出現變化時,開關電源不能立刻對輸出電壓或電流產生反應,而需要等到下個工作週期時,通過輸出電壓取樣和調寬控制電路的作用,開關電源才開始對已經過去了的事件進行反應 即改變占空比 因此,反激式開關電源輸出電壓的瞬態控制特性相對來說比較差...

正激式變壓器開關電源工作原理

正激式變壓器開關電源輸出電壓的瞬態控制特性和輸出電壓負載特性,相對來說比較好,因此,工作比較穩定,輸出電壓不容易產生抖動,在一些對輸出電壓引數要求比較高的場合,經常使用。1 6 1 正激式變壓器開關電源工作原理 所謂正激式變壓器開關電源,是指當變壓器的初級線圈正在被直流電壓激勵時,變壓器的次級線圈正...

正激式變壓器開關電源工作原理

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