第1章開關(guān)電源概述.

1、開關(guān)電源打破了傳統(tǒng)線性電源的穩(wěn)壓模式，調(diào)整管工作于開關(guān)狀態(tài)，通過控制調(diào)整管（也稱開關(guān)管）的開關(guān)時(shí)間來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。開關(guān)電源的 優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、功耗小、穩(wěn)壓范圍寬，效I f - rr r ”r ll - -l *”=ll - -lef- rr- =LrL_L*r= rf'irr'= rr- le =率可高達(dá)80%90%。由于開關(guān)管功率損耗小，散熱器也隨之減小。此外，開關(guān)工作頻率在幾 十kHz甚至幾百kHz，濾波電感、電容元件可用較小的容量，允許的環(huán)境溫度也可以大大提高， 所以被廣泛地應(yīng)用在各種電子產(chǎn)品中。本章主要介紹開關(guān)電源的基本構(gòu)成、分類及工作原理，讓讀者對開關(guān)電源有一個(gè)初步

2、的了解與認(rèn)識。1-1穩(wěn)壓電源的比較電子設(shè)備離不開電源， 電源供給電子設(shè)備所需要的能量。電源的性能、質(zhì)量直接影響著電子設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，故此，電子設(shè)備電源質(zhì)量的要求也越來越高?，F(xiàn)有的電源主要有兩大類：串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源 （簡稱線性電源）和開關(guān)穩(wěn)壓電源（簡稱開關(guān)電源）。這兩類電源各具特色而被廣泛應(yīng)用。線性電源的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)線性電源的組成框圖如 圖1-1所示。圖1-1直流穩(wěn)壓電路原理框圖及輸岀波形線性電源通常都是由電網(wǎng)所提供的交流電，經(jīng)過變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)而得到，各 部分電路的作用如下：電源變壓器一一是將220V電網(wǎng)電壓變換為整流電路所需要的交流電壓值，少部分電路采用 電容降壓，比如遙控電風(fēng)

3、扇電路。整流電路一一是將交流電壓變換為脈動直流電壓。常用的整流電路有半波、全波和橋式整流電路。濾波電路一一是將脈動直流電壓變換成較為平滑的直流電壓。線性電源中常用的濾波電路有電感濾波、電容濾波和阻容濾波，最常用是電容濾波。穩(wěn)壓電路一一是將直流電源的輸出電壓穩(wěn)定，基本不受電網(wǎng)電壓或負(fù)載的影響。線性電源中常用的穩(wěn)壓電路有二極管穩(wěn)壓、串聯(lián)穩(wěn)壓；其中，串聯(lián)穩(wěn)壓有現(xiàn)成的集成電路，比如，固定電壓 輸出的集成電路有 LM78XX , LM79XX等，可調(diào)電壓輸出的集成電路有LM317和LM337等。如圖1-2所示為包含了市電降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓共4個(gè)功能模塊的線性穩(wěn)壓電源。（b）簡易實(shí)物圖圖1-2 線性穩(wěn)

4、壓電源包括4個(gè)功能模塊線性電源的 優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好、瞬態(tài)響應(yīng)速度快，可靠性高、輸出電壓精度高、輸出紋波電 壓小；缺點(diǎn)是工作頻率低，所采用的工頻變壓器、濾波器的體積、重量都較大。調(diào)整管工作在線 性狀態(tài)，功耗大、效率低，需要加裝散熱器。一般情況下，線性電源效率均不會超過50%，但它優(yōu)良的輸出特性，使其在對電源性能要求較高的場合仍得到了廣泛的應(yīng)用。開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)DC-DC開關(guān)電源也稱 DC-DC變換器，因其 調(diào)整管工作在開（導(dǎo)通 ON）與關(guān)（截止 OFF） 狀態(tài)而得名。又因調(diào)整管主要功能是進(jìn)行功率變換， 故也稱功率管。開關(guān)電源工作原理的實(shí)質(zhì)是 通過改變電路中調(diào)整管的導(dǎo)通時(shí)間來改變輸出電壓的大小，

5、達(dá)到維持輸出電壓穩(wěn)定的目的。脈寬調(diào)制（PWM ）變換器就是重復(fù)通/斷開關(guān)，把直流電壓（電流）變換成高頻方波電壓 （電 流），再經(jīng)整流平滑變?yōu)橹绷麟妷狠敵?。PWM變換器由半導(dǎo)體開關(guān)、整流二極管、平滑濾波電抗器和電容等基本元件組成。輸入輸出間需要進(jìn)行電氣隔離時(shí)，可以采用變壓器，把高頻方波電壓（電流）通過變壓器傳送到輸出側(cè)。PWM變換器構(gòu)成的基本元器件如圖1-3所示。圖中，UI為整流后不穩(wěn)定的直流電壓；uO為經(jīng)過斬波的輸出電壓； s為開關(guān)。圖1-3 PWM變換器的基本元器件圖1-4變換器的開關(guān)波形由于開關(guān)頻率的提高，平滑濾波電抗器，隔離變壓器等磁性器件以及平滑濾波電容等都可以小型輕量化。對于 PWM

6、變換器，加在開關(guān) S兩端Us與通過開關(guān)S的電流的波形近似為方波,如圖1-4所示。占空比定義為toNtONtoFF(1-1)式中，T為開關(guān)S通斷周期，toN為開關(guān)S導(dǎo)通時(shí)間，toFF為開關(guān)S截止時(shí)間。對于如圖1-4所示波形的變換器， 控制占空比的方法有保持開關(guān)工作周期T不變，控制開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間的脈寬調(diào)制 （PWM ），以及保持導(dǎo)通時(shí)間tON不變，改變工作周期T的頻率調(diào)制（PFM ）。 但開關(guān)頻率較低時(shí)，頻率調(diào)制（PFM ）方式需要較大的隔離變壓器與輸入輸出濾波器，為此，開 關(guān)頻率要足夠高。開關(guān)電源與線性電源相比具有較多的優(yōu)點(diǎn)，見表1-1。表1-1開關(guān)電源的主要優(yōu)點(diǎn)序號優(yōu)點(diǎn)描述1功耗小，效率高開關(guān)電

7、源的開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)，功率損耗小，效率可高達(dá)8090%,質(zhì)量好的可以達(dá)到95 %甚至更高，而線性電源的效率只有50%甚至更低2體積小，重量輕一、開關(guān)電源開關(guān)管工作在高頻狀態(tài)，只需要較小體積的變壓器就能傳輸較大 的能量；二、開關(guān)管損耗小，散熱器也隨之減小或干脆不用三、開關(guān)頻率在幾十kHz以上，是線性電源的1000倍，整流后的濾波效率也幾 乎提高1000倍，故濾波電感、電容的容量和體積都大為減??；同時(shí)，允許的環(huán)境溫度也大大提高3適應(yīng)電壓范圍寬當(dāng)輸入電壓或負(fù)載變化引起輸岀電壓變動時(shí)，開關(guān)電源能通過調(diào)節(jié)脈沖寬度、 脈沖頻率或同時(shí)改變二者自適應(yīng)調(diào)整，在電網(wǎng)電壓變化較大情況下，仍能保證穩(wěn)定 的輸岀電壓

8、。故此，開關(guān)電源的穩(wěn)壓范圍寬、穩(wěn)壓效果好、適用領(lǐng)域廣4電路形式多樣開關(guān)電源有自激式和它激式，有調(diào)寬型和調(diào)頻型，有隔離型和非隔離型等開關(guān)電源雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些問題，影響著開關(guān)電源的生產(chǎn)或應(yīng)用，見表1-2。表1-2開關(guān)電源的主要缺點(diǎn)序號缺點(diǎn)描述1電磁干擾大在開關(guān)電源中，調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，電流通過電路中的有關(guān)元件時(shí)會產(chǎn)生 較大尖峰干擾和諧振噪聲；這些噪聲干擾頻帶寬，諧波大，電磁干擾強(qiáng)，如果不采 取一定的措施進(jìn)行抑制、消除和屏蔽，就會嚴(yán)重地影響整機(jī)的正常工作。此外，如口 不采取措施，這些干擾也會竄入電網(wǎng)，影響附近的其他電子設(shè)備、通信設(shè)備和家用 電器的正常工作2紋波和噪聲大在開關(guān)電源中，調(diào)

9、整管工作在開關(guān)狀態(tài)，產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波雖經(jīng)整流、濾 波電路，但輸岀電壓中的紋波和噪聲仍然比線性電源大得多3瞬態(tài)響應(yīng)慢開關(guān)電源輸岀對輸入的瞬態(tài)響應(yīng)一般為ms級，對負(fù)載變化的瞬態(tài)響應(yīng)主要是由LC濾波器特性決定。而線性穩(wěn)壓電源輸岀對輸入的瞬態(tài)響應(yīng)幾乎是即時(shí)性的，瞬 態(tài)響應(yīng)由反饋放大器的頻率特性及濾波電容的容量決定4功率因數(shù)低開關(guān)電源直接對交流電網(wǎng)進(jìn)行全波整流、電容濾波，獲得直流電壓，交流電壓 與電流之間存在相位差，且輸入電流不是正弦波，諧波含量很高。電流諧波的產(chǎn)生 一方面使諧波噪聲含量提高；另一方面使功率因數(shù)降低5對元器件要求高在一定頻率以下，開關(guān)電源的效率與工作頻率成正比。然而，當(dāng)頻率提高以后，

10、 整個(gè)電路中的元器件如功率開關(guān)管、開關(guān)變壓器、儲能電感、濾波電容等，又有了 新的、更高的要求1-2開關(guān)電源的基本構(gòu)成1.2.1開關(guān)電源的基本構(gòu)成開關(guān)電源的基本構(gòu)成 如圖1-5所示，其中，UI為市電整流濾波后的直流電壓 ，DC-DC變換器進(jìn)行功率變換，它是開關(guān)電源的核心部分，此外還有啟動、過流和（或）過壓保護(hù)、噪聲濾波器等組成部分。反饋回路檢測輸出電壓并與基準(zhǔn)電壓比較，通過誤差放大器放大， 經(jīng)脈沖寬調(diào)制電路和驅(qū)動器控制半導(dǎo)體的通斷時(shí)間比，從而調(diào)整輸出電壓或電流的大小。圖1-5開關(guān)電源的基本構(gòu)成DC-DC變換器有多種電路形式，常用的有工作波形為方波的脈寬調(diào)制（PWM）變換器和頻率調(diào)制（PFM）變換

11、器以及工作波形為正弦波諧振型變換器。本書著重介紹前兩種方式。 是英文“ Pulse Width Modulation "的縮寫，指脈沖寬度調(diào)制，簡稱脈寬調(diào)制。 是英文“ Pulse Frequency Modulation”的縮寫，指脈沖頻率調(diào)制，簡稱頻率調(diào)制1-3開關(guān)電源的分類開關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)有多種，分類方法也很多，常見的分類如圖1-6所示。隔離型降壓式升壓式開關(guān)電源的分類方法1 按開關(guān)管的脈沖激勵(lì)方式 Jr自激式|2按DC-DC變換器的電路結(jié)構(gòu)非隔離型r反激式1正激式1推挽式1半橋式1全橋式升降壓式按開關(guān)管的脈沖激勵(lì)方式分類不管何種開關(guān)電源， 調(diào)整管必須工作在開關(guān)狀態(tài)， 驅(qū)動調(diào)

12、整的激勵(lì)電壓要么工作波形為方波 的脈寬調(diào)制電壓，要么是工作波形為正弦波的諧振電壓。 開關(guān)電源按調(diào)整管的激勵(lì)電壓產(chǎn)生方式 分，可有自激式和它激式。1 自激式自激式開關(guān)電源利用調(diào)整管、開關(guān)變壓器輔助繞組構(gòu)成正反饋環(huán)路，實(shí)現(xiàn)自激振蕩，穩(wěn)定電壓輸出。由于自激式開關(guān)電源的調(diào)整管兼作振蕩管，因此無須專設(shè)振蕩器。自激式開關(guān)電源的脈沖信號是自激振蕩形成的，是一種非固定頻率的脈沖信號 ，頻率隨輸入電壓和負(fù)載變化而變化，空載時(shí)開關(guān)頻率較高或間歇振蕩，負(fù)載時(shí)頻率較低。自激式開關(guān)電源本身具有一定的自保護(hù)功能，一旦負(fù)載過重，必然破壞反饋條件，振蕩停止,從而保護(hù)了開關(guān)電源。自激式開關(guān)電源結(jié)構(gòu)簡單、損耗小、效率高，制作與調(diào)

13、試容易；但開關(guān)電流峰值高、紋波電流大，特別是在高功率、大電流工作時(shí)穩(wěn)定性差，因此多用于60W以下的小功率場合。2 .它激式它激式開關(guān)電源電路的調(diào)整管不參與激勵(lì)脈沖的振蕩過程，有專設(shè)的振蕩啟動電路和振蕩器，振蕩器產(chǎn)生脈沖控制調(diào)整管導(dǎo)通與截止。比如，常用的集成電路 UC3842 , NCP1200、TL494等集成控制器與阻容元件組合，構(gòu)成脈沖振蕩電路，輸出占空比可調(diào)的PWM脈沖。由于集成控制器把保護(hù)電路、控制電路、振蕩電路和反饋信號檢測電路集成于同一芯片上，抗干擾性能好，電路簡潔、功能強(qiáng)大，能夠完成振蕩、自動穩(wěn)壓、過流、過壓保護(hù)等功能與優(yōu)點(diǎn)， 是分立式開關(guān)電源所無法比擬的，因此應(yīng)用也越來越廣泛。

14、非隔離型DC-DC變換器非隔離型DC-DC變換器輸入輸出共地，包括 降壓式、升壓式和升降壓式。基本電路如圖1-7 所示。V(b) 升壓式(C)升降壓式圖1-7 DC-DC變換器的基本電路分析這些電路工作原理時(shí)，為簡便起見，假定開關(guān)為理想開關(guān)，電路中各元件的內(nèi)阻忽略不計(jì)。另外，輸入電壓為U|，輸出電壓為UO，電感和電容的值足夠大，流經(jīng)電感的電流與電容兩端電壓的紋波非常小。1降壓式變換器(1)工作原理降壓式變換器原理分解電路如 圖1-8 (a)所示。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，等效電路 如圖(b)所示， 電流如圖中標(biāo)注；VD因承受反壓而截止，電感 L勵(lì)磁、存儲能量，電容 CO充電。當(dāng)開關(guān) S斷 開時(shí)，等效電路

15、 如圖(c)所示，電流如圖中標(biāo)注； VD承受正壓而導(dǎo)通，電感 L消磁、釋放能圖（b）過程電感電流線性增量，電容CO放電。兩種情形下，電感與負(fù)載的電流方向不變，但 加，圖（c）過程電感電流線性減小。.-事 二三1* 1 11 0（b）開關(guān)導(dǎo)通時(shí)的等效電路（c）開關(guān)截止時(shí)的等效電路0b 0RJ甲T 141*r1（a）電路原理圖圖1-8降壓式變換器分解電路在換能電路中，如果電感 L數(shù)值太小，在tON期間儲能不足，那么在tOFF還未結(jié)束時(shí)，能量已放盡，將導(dǎo)致輸出電壓為零，出現(xiàn)臺階，這是絕對不允許的。同時(shí)，為了使輸出電壓的交流分量足夠小，Co的取值應(yīng)足夠大。換言之，只有在L和Co足夠大時(shí)，輸出電壓Uo和

16、負(fù)載電流Io才為連續(xù)的，L和CO愈大，UO的波形愈平滑。由于I。是U,通過開關(guān)管和LCO濾波電路輪流 提供，通常脈動成分比線性穩(wěn)壓電源要大一些，這是降壓式DC-DC變換器的缺點(diǎn)之一。（2）降壓公式開關(guān)S閉合時(shí)，加在電感L兩端的電壓為（U U。）。這期間，電感L由電壓（U U。）勵(lì)磁、儲存能量，磁通增加量為ON U I U O tON（ 1-2）Uo與開關(guān)導(dǎo)通時(shí)方向(1-3)開關(guān)S斷開時(shí)，由于電感電流連續(xù)，二極管變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。輸出電壓 相反加到電感L上。這期間，電感 L消磁、釋放能量，磁通的減少量為OFF U O tOFF穩(wěn)態(tài)時(shí)，電感L磁通的增加量與減少量相等，即ONOFF，聯(lián)立（1-2）、（

17、1-3）二式,則降壓型變換器的電壓變比為M D（1-4）由于D 1，可得U。Ui2 升壓式變換器（1） 工作原理升壓式變換器原理分解電路如圖1-9（a）所示。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，等效電路 如圖（b）所示，電流如圖中標(biāo)注；VD因承受反壓而截止，電感 L勵(lì)磁、存儲能量，電容 C。放電。當(dāng)開關(guān) S斷 開時(shí)，等效電路 如圖（c）所示，電流如圖中標(biāo)注；VD承受正壓而導(dǎo)通，電感 L消磁、釋放能量，電容C。充電。兩種情形下，負(fù)載的電流方向不變，但圖（b）過程電感電流線性增加，圖（c）過程電感電流線性減小。（b）開關(guān)導(dǎo)通時(shí)的等效電路（c）開關(guān)截止時(shí)的等效電路圖1-9升壓式變換器分解電路（2）升壓公式開關(guān)S閉合時(shí)，

18、輸入電壓 U I加在電感L上。這期間，電感L由輸入電壓U I勵(lì)磁、儲存能量，磁通增加量為(1-5)ON U I toN開關(guān)s斷開時(shí)，由于電感電流連續(xù)， 二極管轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)，電壓 （u。 uj與開關(guān)導(dǎo)通時(shí)方(1-6)向相反加到電感 L上，這期間電感 L消磁、釋放能量，磁通的減少量為OFF (U O U | ) tOFF穩(wěn)態(tài)時(shí)，電感L中磁通的增加量與減少量相等，即ON off ,聯(lián)立（1-5 ）、（ 1-6）二式，則升壓型變換器的電壓變比為1M （ 1-7）1 D由于D 1，可得U。U|3 升降壓式變換器（1） 工作原理升降壓式變換器原理分解電路如圖1-10 （a）所示。當(dāng)開關(guān) S閉合時(shí)，等效電路

19、 如圖（b）所示，電流如圖中標(biāo)注；VD因承受反壓而截止，電感L勵(lì)磁、存儲能量，電容 C。放電。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，等效電路 如圖（c）所示，電流如圖中標(biāo)注；VD承受正壓而導(dǎo)通，電感 L消磁、釋放能量，電容 Co充電。兩種情形下，負(fù)載的電流方向不變，但圖（b）過程電感電流線性增加，圖（c）過程電感電流線性減小。Of0*01*卜（a）電路原理圖（b）開關(guān)導(dǎo)通時(shí)的等效電路（c）開關(guān)截止時(shí)的等效電路圖1-10升降壓式變換器示意圖（2）升降壓公式開關(guān)S閉合時(shí)，輸入電壓 UI加在電感L上。這期間，電感 L由輸入電壓UI勵(lì)磁、儲存能量，磁通增加量為ONU I tON(1-8)Uo與開關(guān)導(dǎo)通時(shí)方向(1-9)穩(wěn)態(tài)時(shí)

20、，電感L中磁通的增加量與減少量相等，即ONOFF，聯(lián)立（1-8 ）、（ 1-9）二開關(guān)S斷開時(shí)，由于電感電流連續(xù)，二極管轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)。輸出電壓 相反加到電感L上。這期間，電感 L消磁、釋放能量，磁通的減少量為OFF U o tOFF式，則升降壓型變換器的電壓變比為VoViD toNtoN1 D toFF TtON(1-10)當(dāng) 0.5 D 1 時(shí)，M 1，當(dāng) 0 D 0.5 時(shí)，M 1。PWM變換器的控制特性曲線如 圖1-11所示。由特性曲線可知，控制開關(guān)的占空比D就可以改變輸出電壓的大小。對于這三類變換器，也可以從能量的蓄積與釋放的觀點(diǎn)來說明其基本工 作原理。電感勵(lì)磁就是蓄積能量，電感消磁就

21、是釋放能量。因此，對于三類變換器，開關(guān)S閉合時(shí)，來自電源的能量蓄積在電感L上；開關(guān)S斷開時(shí)，蓄積在電感中的能量釋放給負(fù)載，它們是改變開關(guān)占空比來控制能量的蓄積與釋放，獲得直流輸出的一種方式， 所以也稱為儲能型。 電感就是儲能元件。圖1-11 PWM變換器的控制特性隔離型DC-DC變換器DC-DC變換器實(shí)際應(yīng)用于開關(guān)電源時(shí)，很多情況下要求輸入與輸出間進(jìn)行電氣隔離。這時(shí) 采用變壓器進(jìn)行隔離，因此，這種變換器稱為隔離型變換器，是目前應(yīng)用最多的類型。 輸入整流濾波電源，通過功率開關(guān)管重復(fù)通斷控制變壓器初級繞組的能量存儲，把直流電壓或電流變換為高頻方波電壓或電流，由變壓器升壓或降壓后，再經(jīng)整流平滑為直流

22、電壓或電流的方式。因此， 這類變換器也稱逆變整流變換器。隔離型變換器的基本電路 如圖1-12所示。反饋回路檢測取樣電壓，并與基準(zhǔn)電壓比較，誤 差電壓通過比較放大，經(jīng)光電隔離反饋到變壓器的輸入側(cè)，由脈沖寬調(diào)制器控制調(diào)整管的通斷時(shí)間比，從而穩(wěn)定輸出電壓或電流。圖1-12 變壓器耦合型開關(guān)電源示意圖隔離型DC-DC變換器由開關(guān)管和高頻變壓器組成，高頻變壓器的工作必須依賴于開關(guān)管， 它們是實(shí)現(xiàn)隔離和輸出電壓調(diào)整的執(zhí)行部件，是開關(guān)電源的核心。隔離型DC-DC變換器包括反激式、正激式、推挽式、半橋式和全橋式等多種類型。1 反激式變換器反激式變換器的基本電路 如圖1-13所示。圖1-13 反激式變換器的基本

23、電路開關(guān)S導(dǎo)通時(shí)，由于變壓器次級側(cè)感應(yīng)電壓，使二極管VD反向偏置，次級繞組無電流。開關(guān)S導(dǎo)通期間，變壓器初級繞組以輸入電壓U|勵(lì)磁，能量蓄積在電感中。開關(guān)S斷開時(shí)，變壓有些文獻(xiàn)也稱之為回掃變換器。器次級繞組以輸入電壓 Uo消磁，蓄積在電感中能量釋放供給負(fù)載。這種變換器的工作原理與升降壓式變換器類似。電壓變比為DM( 1-11)N 1 D式中，N為變壓器匝比，即 N = NJN22 正激式變換器正激式變換器的基本電路 如圖1-14所示。開關(guān)S導(dǎo)通時(shí)，變壓器主繞組 N1以輸入電壓U|勵(lì) 磁，能量蓄積在電感中；次級繞組N2感應(yīng)電壓使二極管 VD1導(dǎo)通，蓄積在電感中能量釋放供給負(fù)載。開關(guān)S斷開時(shí)，主繞

24、組N1沒有釋放完的能量轉(zhuǎn)移消磁繞組N3并以輸入電壓U|消磁，勵(lì)磁能量反饋到輸入側(cè)；次級繞組N2感應(yīng)電壓使二極管 VD1反向偏置，次級繞組無電流，但電感電流反激，續(xù)流二極管 VD2導(dǎo)通。電壓變比為M D/N(1-12)式中，N為變壓器匝比，即 N = NJ N2圖1-14正激式變換器的基本電路式中，N為變壓器匝比，即 N = N" N2然而，對于這種變換器，開關(guān)導(dǎo)通時(shí)變壓器勵(lì)磁，初級繞組的勵(lì)磁電流達(dá)到(1-13)Ui1 M 1tONLm 1式中，Lm1為繞組N1的勵(lì)磁電感。開關(guān)斷開時(shí)，變壓器需要消磁，二極管VD3和繞組N3就是為此而設(shè)，勵(lì)磁能量通過它們反N3中，開關(guān)斷開瞬間“安匝相等原

25、理”仍饋到輸入側(cè)。若繞組 N1中蓄積的能量全部轉(zhuǎn)移到繞組然成立，則繞組N3的勵(lì)磁電流為1 M 3I M1N3(1-14)把式（1-13）、（ 1-14）結(jié)合起來，得N11 M1 M 1N3N1N3UiLm 1tON(1-15)繞組N3的勵(lì)磁電感與繞組 N1的勵(lì)磁電感的關(guān)系為(1-16)2N1反饋二極管VD3變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，變壓器以輸入電壓Ui進(jìn)行消磁。為消除式（1-13）所示的勵(lì)磁電流，必要的時(shí)間類似式（1-13），即tre1 M 3Ui把式（1-15）、（ 1-16）代入上式并整理，得t N3reN1tON(1-17)為防止變壓器磁飽和，必須在開關(guān)斷開期間變壓器完全消磁，則tre 1 D T(

26、1-18)結(jié)合式（1-17）、（ 1-18），并考慮toN = DT，因此，正激變換器的電壓變比限制為nN1(1-19)-N1 N3閱讀資料：單端開關(guān)電源在正激式和反激式變壓器耦合型開關(guān)電源中，變壓器主繞組電路僅有一個(gè)開關(guān)管，電流單向流動，變壓器的磁通只能單方向變化，因此，這種開關(guān)電源也稱單端開關(guān)電源。3 推挽式變換器推挽式變換器是最典型的逆變整流型變換器之一，如圖1-15所示。(a)電路原理圖n n n n(b)波形圖圖1-15推挽式變換器的基本電路開關(guān)變壓器T的中心抽頭接直流電源 UI，因此，當(dāng)開關(guān)S1、S2交替導(dǎo)通時(shí)，加在開關(guān)變壓器上的電壓等于U i，次級側(cè)經(jīng) VD1、VD2全波整流，再

27、經(jīng)電感L和電容Co濾波得到平滑的直流電壓。開關(guān)動作與F點(diǎn)電壓波形如 圖1-15所示。改變開關(guān)脈沖的占空比，就可以改變S1、S2導(dǎo)通與截止的時(shí)間，從而改變輸出電壓。對于半橋式變換器的驅(qū)動電路，嚴(yán)禁S1、S2同時(shí)導(dǎo)通，否則，將會出現(xiàn)變壓器初級兩繞組電流相反磁場相互抵消的惡劣情形。如果采用 圖1-15所示的占空比，電壓變比可與降壓式變換器相類似地求出，為(1-20)M D/N式中，N為變壓器匝比，即 N=NJN2如圖1-16所示。4 半橋式變換器半橋式變換器也是最典型的逆變整流型變換器之一,電解電容G、C2容量相同，因此它們的節(jié)點(diǎn)電壓為Ui的一半，因此，當(dāng)開關(guān)S1、S2交替導(dǎo)通時(shí)，加在開關(guān)變壓器上的

28、電壓為 U I的一半。開關(guān)動作與F點(diǎn)電壓波形如 圖1-16所示。改變 開關(guān)脈沖的占空比，就可以改變3、S2導(dǎo)通與截止的時(shí)間，從而改變輸出電壓。對于半橋式變換器的驅(qū)動電路，嚴(yán)禁 S1、S2同時(shí)導(dǎo)通，否則，將會出現(xiàn)兩只功率管將UI短路的惡劣情形。如果采用 圖1-16所示的占空比，電壓變比可與降壓式變換器相類似地求出，為(1-20)M D/2N式中，N為變壓器匝比，即 N = N" N2推挽變換器與半橋式變換器的區(qū)別是，開關(guān)Si、S2交替導(dǎo)通時(shí)，前者工作電壓為電源 ui后者工作電壓為電源 ui的一半，因此半橋式變換器比推挽變換器的電源利用率低。5 全橋式變換器如圖1-17半橋式變換器的電源利用率低，若增加兩只功率管，就可以組成全橋式變換器, 所示。(a)電路原理圖ji_n_n_n_nII n n n n(b)波形圖圖1-17全橋式變換器的基本電路Si、S3與S2、S4交替導(dǎo)通，加在開關(guān)變壓器上的電壓等于U I，次級側(cè)經(jīng)VD1、VD2全波整流，再經(jīng)電感L和電容Co濾波得到平滑的直流電壓。需要指出的是，若S1、S3與S2、S4導(dǎo)通時(shí)間不對稱，則變壓器初級繞組的交流電壓中將含有直流分量，會在變壓器初級繞組產(chǎn)生很大的直流電流，造成磁飽和。因此，全橋式變換器