推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源原理

1、推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源原理推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源原理陶顯芳老師談開(kāi)關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)-所謂雙激式變壓器開(kāi)關(guān)電源，就是指在一個(gè)工作周期之內(nèi)，變壓器的初級(jí)線圈分別被直流電壓正、反激勵(lì)兩次。與單激式變壓器開(kāi)關(guān)電源不同，雙激式變壓器開(kāi)關(guān)電源一般在整個(gè)工作周期之內(nèi)，都向負(fù)載提供功率輸出。雙激式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出功率一般都很大，因此，雙激式變壓器開(kāi)關(guān)電源在一些中、大型電子設(shè)備中應(yīng)用很廣泛。這種大功率雙激式變壓器開(kāi)關(guān)電源最大輸出功率可以達(dá)300瓦以上，甚至可以超過(guò)1000瓦。推挽式、半橋式、全橋式等變壓器開(kāi)關(guān)電源都屬于雙激式變壓器開(kāi)關(guān)電源。本次先就其中的推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行講解。推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源的工作原理

2、在雙激式變壓器開(kāi)關(guān)電源中，推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源是最常用的開(kāi)關(guān)電源。由于推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源中的兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)K1和K2輪流交替工作，其輸出電壓波形非常對(duì)稱，并且開(kāi)關(guān)電源在整個(gè)工作周期之內(nèi)都向負(fù)載提供功率輸出，因此，其輸出電流瞬間響應(yīng)速度很高，電壓輸出特性也很好。推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源是所有開(kāi)關(guān)電源中電壓利用率最高的開(kāi)關(guān)電源，它在輸入電壓很低的情況下，仍能維持很大的功率輸出，所以推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源被廣泛應(yīng)用于DC/AC逆變器，或DC/DC轉(zhuǎn)換器電路中。1.交流輸出推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源一般的DC/AC逆變器，如交流不間斷電源（簡(jiǎn)稱UPS,大多數(shù)都是采用推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源電路。這種DC/AC逆變器工

3、作頻率很高，所以體積可以做得非常小；由于這個(gè)特點(diǎn)，推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源也經(jīng)常用于AC/AC轉(zhuǎn)換電路中，以減小電源變壓器的體積。T圖1.27圖1-27是交流輸出純電阻負(fù)載推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源的簡(jiǎn)單原理圖。圖中，K1、K2是兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)，它們工作的時(shí)候，一個(gè)接通，另一個(gè)關(guān)斷，兩個(gè)開(kāi)關(guān)輪流接通和關(guān)斷，互相交替工作；T為開(kāi)關(guān)變壓器，N1、N2為變壓器的初級(jí)線圈，N3為變壓器的次級(jí)線圈；Ui為直流輸入電壓，R為負(fù)載電阻；uo為輸出電壓，io為流過(guò)負(fù)載的電流。圖1-27中，當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K1接通時(shí)，電源電壓Ui通過(guò)控制開(kāi)關(guān)K1被加到變壓器初級(jí)線圈N1繞組的兩端，通過(guò)電磁感應(yīng)的作用在變壓器次級(jí)線圈N3繞組的兩端

4、也會(huì)輸出一個(gè)與N1繞組輸入電壓成正比的電壓，并加到負(fù)載R的兩端，使開(kāi)關(guān)電源輸出一個(gè)正半周電壓。當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K1由接通轉(zhuǎn)為關(guān)斷時(shí)，控制開(kāi)關(guān)K2則由關(guān)斷轉(zhuǎn)為接通，此時(shí)電源電壓Ui被加到變壓器初級(jí)線圈N2繞組的兩端，通過(guò)互感在變壓器次級(jí)線圈N3繞組的兩端也輸出一個(gè)與N2繞組輸入電壓成正比的電壓uo,并加到負(fù)載R的兩端，使開(kāi)關(guān)電源輸出一個(gè)負(fù)半周電壓。由于電源電壓Ui加到變壓器初級(jí)線圈N1繞組和N2兩端產(chǎn)生磁通的方向正好相反，所以在負(fù)載上可得到一個(gè)與線圈N1、N2繞組所加電壓對(duì)應(yīng)的正、負(fù)極性電壓uo。正半周對(duì)應(yīng)的是K1接通時(shí)，N1繞組與N3繞組互相感應(yīng)的輸出電壓；負(fù)半周對(duì)應(yīng)的是K2接通時(shí)，N2繞組與N3繞

5、組互相感應(yīng)的輸出電壓。下面我們進(jìn)一步詳細(xì)分析推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源的工作原理。圖1-27中，當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K1接通時(shí)，輸入電源Ui開(kāi)始對(duì)變壓器初級(jí)線圈N1繞組加電，電流從變壓器初級(jí)線圈N1繞組的兩端經(jīng)過(guò)，通過(guò)電磁感應(yīng)會(huì)在變壓器的鐵心中產(chǎn)生磁場(chǎng)，并產(chǎn)生磁力線；同時(shí)，在初級(jí)線圈N1繞組的兩端要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)el,在次級(jí)線圈N3繞組的兩端也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e3;感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e3作用于負(fù)載R的兩端，從而產(chǎn)生負(fù)載電流。因此，在初、次級(jí)電流的共同作用下，在變壓器的鐵心中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)由流過(guò)變壓器初、次級(jí)線圈電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的大小可用磁力線通量(簡(jiǎn)稱磁通量)，即磁力線的數(shù)目0來(lái)表示。如果用©1來(lái)表

6、示變壓器初級(jí)線圈N1繞組電流產(chǎn)生的磁通量，用03來(lái)表示變壓器次級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁通量，由于變壓器初、次級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向總是相反，則在控制開(kāi)關(guān)K1接通期間，由流過(guò)變壓器初、次級(jí)線圈電流在變壓器鐵心中產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)的總磁通量力為：族二一砂3K1接通期間(1425)其中變壓器初級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁通41還可以分成兩個(gè)部分，一部分用來(lái)抵消變壓器次級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁通43,記為$10,另一部分是由勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁通，記為<!)1。顯然。10=335A（）1=（）即：變壓器鐵心中產(chǎn)生的磁通量只與流過(guò)變壓器初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流有關(guān)，與流過(guò)變壓器次級(jí)線圈中的電流無(wú)關(guān)；流過(guò)變壓器次級(jí)線圈中的電流產(chǎn)生

7、的磁通，完全被流過(guò)變壓器初級(jí)線圈中的另一部分電流產(chǎn)生的磁通抵消。根據(jù)電磁感應(yīng)定律可以對(duì)變壓器初級(jí)線圈N1繞組回路列出方程：el=Nl=UiK1接通期間(L126)同樣,可以對(duì)變壓器次級(jí)線圈-3繞組回路列出方程：u3=N3a=(Up)K1接通期間(1-127)dr上式中，(Up)為開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組正激輸出電壓的幅值，用括弧匡住來(lái)表示。由于流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組的勵(lì)磁電流是線性變化的，所以我們可認(rèn)為開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組正激輸出電壓是一個(gè)方波。方波的幅值Up與半波平均值Upa以及有效值Uo三者完全相等根據(jù)(1-126)和(1-127)可以求得:(up)=e3=nel=nUiK

8、I接通期間(1-128)(1-128)式就是推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源正激輸出時(shí)的電壓關(guān)系式。上式中，(Up)為開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組正激輸出電壓的幅值，Ui為開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組的輸入電壓；n為變壓比，即：開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈輸出電壓與初級(jí)線圈輸入電壓之比，n也可以看成是開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組與初級(jí)線圈N1繞組的匝數(shù)比，即：n=N3/N1。由此可知，在控制開(kāi)關(guān)K1接通期間，推挽式變壓器開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)正激輸出電壓的幅值只與輸入電壓和變壓器的次/初級(jí)變壓比有關(guān)。同理我們也可以求得，當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K2接通時(shí)，開(kāi)關(guān)變壓器N3線圈繞組正激輸出電壓的幅值(Up-)為：(Up-)=一。3=一加2=-nu

9、.K2接通期間(1-129)上式中的負(fù)號(hào)表示e3的符號(hào)與(1-128)式中的符號(hào)相反，（Up-）表示與（Up）的極性相反。這里還需指出，（1-128）式和（1-129）式列出的計(jì)算結(jié)果，并沒(méi)有考慮控制開(kāi)關(guān)K1或K2關(guān)斷瞬間，勵(lì)磁電流存儲(chǔ)的能量也會(huì)通過(guò)變壓器的次級(jí)線圈N3繞組產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)（反激式輸出）的影響，即：推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源同時(shí)存在正、反激電壓輸出。反激式電壓產(chǎn)生的原因是因?yàn)镵1或K2接通瞬間變壓器初級(jí)或次級(jí)線圈中的電流初始值不等于零，或磁通的初始值不等于零。即：推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源中反激式電壓的產(chǎn)生是由變壓器勵(lì)磁電流存儲(chǔ)的能量產(chǎn)生的。實(shí)際上，推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源的反激式輸出電壓也是不能

10、忽略的。推挽式變壓器開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈的輸出電壓應(yīng)該同時(shí)包括兩部分，正激輸出電壓和反激輸出電壓。不過(guò)，在推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源中，輸出功率主要還是以正激式輸出功率為主，因?yàn)椋儔浩鞯膭?lì)磁電流很小，一般只有正常工作電流的幾分之一，到十分之一。因此，圖1-27中，當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K1關(guān)斷，K2接通瞬間，開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈輸出電壓應(yīng)該等于正激電壓（由（1-128）和（1-129）式給出）與反激電壓（由（1-67）或（1-68）式給出）之和。關(guān)于純電阻負(fù)載反激式輸出電壓的計(jì)算，請(qǐng)參考前面1-5-1.單激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的工作原理章節(jié)中的相關(guān)內(nèi)容分析，這里不再贅述。根據(jù)（1-67）式（叫-簧Q）0合K關(guān)斷期間（

11、1-67）可求得，開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組產(chǎn)生的反激式輸出電壓為：%二R=55-K1關(guān)斷期間(1-130)上式中，uo表示開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組輸出的反激式電壓，i3表示開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組輸出反激式電壓對(duì)負(fù)載R產(chǎn)生的電流。括弧中的第一項(xiàng)表示變壓器次級(jí)線圈回路中的電流，第二項(xiàng)表示變壓器初級(jí)線圈回路中勵(lì)磁電流被折算到變壓器次級(jí)線圈回路的電流。另外根據(jù)（1-129）式求得的結(jié)果，開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組產(chǎn)生的正激式輸出電壓為：（Uo）=K2接通期可上面兩式中，uo表示開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈N繞組輸出的反激式電壓，（uo）表示開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組產(chǎn)生的正激式輸出電壓。因此，開(kāi)關(guān)變壓器

12、次級(jí)線圈輸出電壓uo等于正激電壓（uo）與反激電壓uo之和，即：RU旦-nU.+CnU,一一片卻)2JK2接通期間(732)上式是推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源在負(fù)載為純電阻時(shí)，輸出電壓uo的表達(dá)式。由（1-132）式可以看出，當(dāng)t=0時(shí)，即：控制開(kāi)關(guān)K1關(guān)斷瞬從（1-133）式可以看出，在控制開(kāi)關(guān)K1關(guān)斷瞬間，當(dāng)變壓器次級(jí)線圈回路負(fù)載開(kāi)路，或負(fù)載很輕的時(shí)候，變壓器次級(jí)線圈回路會(huì)產(chǎn)生非常高的反電動(dòng)勢(shì)。%=5尸一定口4關(guān)斷瞬間(1433)但在實(shí)際應(yīng)用中，并不完全是這樣。因?yàn)?，?dāng)控制開(kāi)關(guān)K1關(guān)斷瞬間，控制開(kāi)關(guān)K2也會(huì)同時(shí)接通，此時(shí)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈N2繞組也同時(shí)被接入電路中，N2線圈繞組對(duì)于開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線

13、圈N1繞組來(lái)說(shuō)，它也相當(dāng)于一個(gè)變壓器次級(jí)線圈，它也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與輸入電壓Ui的方向正好相反；因此，在控制開(kāi)關(guān)K2接通瞬間，開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組存儲(chǔ)的磁能量有一部分要被N2繞組吸收，并產(chǎn)生感應(yīng)電流對(duì)輸入電壓Ui充電。（1-132）式和（1-133）式并沒(méi)有完全考慮，開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組和N2繞組被互相看成是一個(gè)變壓器次級(jí)繞組時(shí)，所產(chǎn)生的影響。顯然變壓器次級(jí)線圈回路產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)的高低還與控制開(kāi)關(guān)K1和K2交替接入的時(shí)間差有關(guān)，與K1和K2的接入電阻的大小還有關(guān)。一般電子開(kāi)關(guān)，如晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管，剛開(kāi)始導(dǎo)通的時(shí)候也不能簡(jiǎn)單地看成是一個(gè)開(kāi)關(guān)，它從截止到導(dǎo)通，或從導(dǎo)通到

14、截止，都需要一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，因此，它也會(huì)存在一定的開(kāi)關(guān)損耗。當(dāng)N1和N2被互相看成是一個(gè)變壓器次級(jí)繞組時(shí)，由于N1線圈繞組存儲(chǔ)的磁能會(huì)同時(shí)在N1、N2、N3等線圈繞組兩端產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，同理，N2線圈繞組存儲(chǔ)的磁能會(huì)同時(shí)在N1、N2、N3等線圈繞組兩端產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。而N1或N2線圈繞組產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電流方向正好與輸入電流的方向相反，因此，開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組或N2繞組互相感應(yīng)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，會(huì)對(duì)輸入電壓Ui進(jìn)行反充電；即：開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組或N2繞組互相感應(yīng)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)被Ui進(jìn)行限幅，這相當(dāng)于變壓器次級(jí)線圈N3繞組輸出

15、電壓uo也要通過(guò)變壓比被Ui進(jìn)行限幅因此，變壓器次級(jí)線圈N3繞組輸出電壓uo中的反激式輸出電壓uo,并不會(huì)像（1-132）和（1-133）算式所表達(dá)的結(jié)果那么高。另外，根據(jù)（1-75）式：UpaXTon=Upa-XToff一個(gè)周期內(nèi)（1-75）還可以知到，當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K1和K2的占空比均等于0.5時(shí)，變壓器正激輸出電壓的半波平均值Upa與反激輸出的半波平均值Upa-基本相等。因此，只有在控制開(kāi)關(guān)K2接通與控制開(kāi)關(guān)K1斷開(kāi)兩者之間存在時(shí)間差時(shí)，變壓器次級(jí)線圈回路才會(huì)產(chǎn)生非常高的反電動(dòng)勢(shì)；但當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K1和K2的占空比均小于0.5時(shí)，雖然反電動(dòng)勢(shì)的幅度比較高，但由（1-75）式可知，反電動(dòng)勢(shì)（反激輸

16、出電壓）的半波平均值還是小于正激電壓的半波平均值。所以，（1-132）和（1-133）式所表示的結(jié)果,可看成是推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源在輸出電壓中含有毛刺（輸出噪音）的表達(dá)式。根據(jù)上面分析，在一般情況下，推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓uo,主要還是由（1-128）、（1-129）、（1-131）等式來(lái)決定。即：推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓uo,主要由開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組輸出的正激電壓來(lái)決定。圖1-28是圖1-27推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源，在負(fù)載為純電阻，且兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)K1和K2的占空比D均等于0.5時(shí)，變壓器初、次級(jí)線圈各繞組的電壓、電流波形。圖1-28-a）和圖1-28-b）分別表示控制開(kāi)關(guān)

17、K1接通時(shí)，開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組兩端的電壓波形，和流過(guò)變壓器初級(jí)線圈N1繞組兩端的電流波形；圖1-28-c）和圖1-28-d）分別表示控制開(kāi)關(guān)K2接通時(shí)，開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈N2繞組兩端的電壓波形，和流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈N2繞組兩端的電流波形；圖1-28-e）和圖1-28-f）分別表示控制開(kāi)關(guān)K1和K2輪流接通時(shí)，開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組兩端輸出電壓uo的波形，和流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組兩端的電流波形。從圖1-28-b）和圖1-28-d）中我們可以看出，當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K1或K2接通瞬間，流過(guò)變壓器初級(jí)線圈N1繞組或N2繞組的電流，其初始值并不等于0,而是產(chǎn)生一個(gè)電流突跳，這是因?yàn)樽儔?/p>

18、器次級(jí)線圈N3繞組中有電流流過(guò)的原因。當(dāng)變壓器次級(jí)線圈N3繞組有負(fù)載電流流過(guò)時(shí)，其產(chǎn)生的磁通方向正好與流過(guò)變壓器次級(jí)線圈N1或N2繞組勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁通方向相反，因此，流過(guò)變壓器初級(jí)線圈N1繞組或N2繞組的電流也要在原來(lái)勵(lì)磁電流的基礎(chǔ)上再增加一個(gè)電流，來(lái)抵消流過(guò)變壓器次級(jí)線圈N3繞組電流的影響。增加電流的大小等于流過(guò)變壓器次級(jí)線圈N3繞組電流的n倍，n為變壓器次級(jí)線圈N3繞組與初級(jí)線圈N1繞組或N2繞組的匝數(shù)比。從圖1-28-f）中我們可以看出，流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組兩端的電流波形是個(gè)矩形波，而不是三角波。這是因?yàn)橥仆焓阶儔浩鏖_(kāi)關(guān)電源同時(shí)存在正、反激電壓輸出的緣故。當(dāng)變壓器同時(shí)存在正、

19、反激電壓輸出時(shí)，反激式輸出的電流是由最大值開(kāi)始，然后逐漸減小到最小值，如圖中虛線箭頭所示；而正激式輸出的電流則是由最小值開(kāi)始，然后逐漸增加到最大值，如圖中實(shí)線箭頭所示；因此，兩者同時(shí)作用的結(jié)果，正好輸出一個(gè)矩形波。從圖1-28-e）還可以看出，輸出電壓uo由兩個(gè)部分組成，一部分為輸入電壓Ui通過(guò)變壓器初級(jí)線圈N1繞組或N2感應(yīng)到次級(jí)線圈N3繞組的正激式輸出電壓（uo）,這個(gè)電壓的幅度比較穩(wěn)定，一般不會(huì)隨著時(shí)間變化而變化；另一部分為勵(lì)磁電流通過(guò)變壓器初級(jí)線圈N1繞組或N2繞組存儲(chǔ)的磁能量產(chǎn)生的反激式輸出電壓uo,這個(gè)電壓會(huì)使波形產(chǎn)生反沖，其幅度是時(shí)間的指數(shù)函數(shù)，它會(huì)隨著時(shí)間增大而變變小。這里還需

20、指出，圖1-28-e）中的波形有上沖，在純電阻負(fù)載中是正常的，盡管N1和N2互相都可以把對(duì)方看成是變壓器次級(jí)繞組，并對(duì)高于輸入電壓Ui的反電動(dòng)勢(shì)電壓進(jìn)行限幅，但因?yàn)榫€圈N1繞組與線圈N2繞組之間有漏感，線圈N2繞組與線圈N3繞組之間也有漏感，況且，控制開(kāi)關(guān)在剛接通瞬間有比較大的電阻，因此,變壓器次級(jí)線圈N3繞組瞬間反激輸出電壓高于正激輸出電壓是肯定的。不過(guò)在大多數(shù)情況下，最好還是采用半波平均值的概念來(lái)進(jìn)行電路分析或計(jì)算，以免需要進(jìn)行復(fù)雜的指數(shù)函數(shù)運(yùn)算。UC八hUje)0口ct當(dāng)要求推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓波形的反沖幅度很小時(shí)，可采用如圖1-29所示的電路T圖1.29圖1-29與圖1-27相

21、比，多了兩個(gè)阻尼二極管D1、D2,它們分別與控制開(kāi)關(guān)K1、K2并聯(lián)。當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K1由接通轉(zhuǎn)換到關(guān)斷時(shí)，在N2線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2,不管K2處于什么工作狀態(tài)，接通或關(guān)斷，只要N2線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2的幅度超過(guò)工作電壓Ui,二極管D2就會(huì)導(dǎo)通，相當(dāng)于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2通過(guò)二極管D2被工作電壓Ui限幅，同時(shí)也相當(dāng)于變壓器次級(jí)線圈N3繞組輸出電壓uo也要通過(guò)電磁感應(yīng)被Ui進(jìn)行限幅，而二極管D2對(duì)控制開(kāi)關(guān)K2的工作幾乎不受影響。同理，當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K2由接通轉(zhuǎn)換到關(guān)斷時(shí)，不管K1處于什么工作狀態(tài)，只要N1線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)el的幅度超過(guò)工作電壓Ui,二極管D1就會(huì)導(dǎo)通，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)el就會(huì)通過(guò)二極

22、管D1被工作電壓Ui限幅，這也相當(dāng)于變壓器次級(jí)線圈N3繞組輸出電壓uo也要通過(guò)變壓比被Ui進(jìn)行限幅，而二極管D1對(duì)控制開(kāi)關(guān)K1的工作幾乎不受影響。一般人們都把D1、D2稱為阻尼二極管，這是因?yàn)镈1、D2沒(méi)有直接對(duì)輸出電壓uo進(jìn)行限幅,而是通過(guò)變壓器初、次級(jí)之間的感應(yīng)作用間接進(jìn)行的。實(shí)際應(yīng)用中，一般都在開(kāi)關(guān)三極管的E-C或場(chǎng)效應(yīng)管的S-D兩個(gè)電極內(nèi)部封裝有一個(gè)阻尼二極管，其作用就是用來(lái)對(duì)輸出電壓反沖進(jìn)行阻尼用的。阻尼二極管D1、D2的另一個(gè)作用是防止變壓器初級(jí)線圈N1繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)el對(duì)控制開(kāi)關(guān)K1、K2反向擊穿。2.整流輸出推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源整流輸出推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源，由于兩個(gè)開(kāi)關(guān)

23、管輪流交替工作，相當(dāng)于兩個(gè)開(kāi)關(guān)電源同時(shí)輸出功率，其輸出功率約等于單一開(kāi)關(guān)電源輸出功率的兩倍。因此，推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出功率很大，工作效率很高，經(jīng)橋式整流或全波整流后，僅需要很小的濾波電感和電容，其輸出電壓紋波就可以達(dá)到非常小。圖1-30是橋式整流輸出推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源工作原理圖，除了整流濾波電路以外，其余部分電路的工作原理基本與圖1-27相同。橋式整流電路由D1、D2、D3D4組成，C為儲(chǔ)能濾波電容，R為負(fù)載電阻，Uo為直流輸出電壓，Io為流過(guò)負(fù)載電阻的電流。圖1-31是全波整流輸出的推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源工作原理圖，同樣，除了整流濾波電路以外，其余部分電路的工作原理基本與圖1-27和圖1

24、-30相同。但開(kāi)關(guān)變壓器的次級(jí)需要多一個(gè)繞組，兩個(gè)繞組N31、N32輪流輸出電壓；全波整流電路由D1、D2組成，C為儲(chǔ)能濾波電容，R為負(fù)載電阻，Uo為直流輸出電壓，Io為流過(guò)負(fù)載電阻的電流圖1-30與圖1-31比較，橋式整流輸出的推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源比全波整流輸出的推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源多用兩個(gè)整流二極管，但全波整流輸出的開(kāi)關(guān)變壓器又比橋式整流輸出的開(kāi)關(guān)變壓器多一組次級(jí)線圈。因此，圖1-30橋式整流輸出推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源比較適用于輸出電流相對(duì)較小的情況；而圖1-31全波整流輸出推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源比較適用于輸出電流相對(duì)較大的情況。因?yàn)椋箅娏髡鞫O管成本高，而且損耗功率也比較大。下面我們來(lái)詳

25、細(xì)分析圖1-30橋式整流輸出推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源和圖1-31全波整流輸出推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源的工作原理。由于圖1-30橋式整流輸出推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源或圖1-31全波整流輸出推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源的電壓輸出電路中都接有儲(chǔ)能濾波電容，儲(chǔ)能濾波電容會(huì)對(duì)輸入脈動(dòng)電壓起到平滑的作用，因此，圖1-30和圖1-31中輸出電壓Uo都不會(huì)出現(xiàn)很高幅度的電壓反沖，其輸出電壓的峰值Up基本上就可以認(rèn)為是半波平均值Upa其值略大于正激輸出nUi,即：橋式整流輸出推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源或全波整流輸出推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源，整流濾波輸出電壓Uo的值略大于正激輸出nUi,n為變壓器次級(jí)線圈N3繞組與初級(jí)線圈N1繞組或N2繞組的

26、匝數(shù)比。圖1-30圖1-31因此，推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓uo,主要還是由（1-131）式來(lái)決定。即：推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓uo（K1或K2接通期間），約等于開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組產(chǎn)生的正激式輸出電壓Up或Up-的半波平均值Upa或Upa-:生=Up”嗚K1接通期間(1-134)%=Upa-二一nUiK2接通期間上式中，uo為推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓，n為變壓器次級(jí)線圈N3繞組與初級(jí)線圈N1繞組或N2繞組的匝數(shù)比，Ui為開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組或N2繞組的輸入電壓。圖1-32是橋式整流輸出或全波整流輸出推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源，在兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)K1和K2交替接通和斷開(kāi)，且占

27、空比D均等于0.5時(shí)，各主要工作點(diǎn)的電壓、電流波形。圖1-32-a）和圖1-32-b）分別表示控制開(kāi)關(guān)K1接通時(shí)，開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組兩端的電壓u1的波形，以及流過(guò)變壓器初級(jí)線圈N1繞組兩端的電流i1波形；圖1-32-c）和圖1-32-d）分別表示控制開(kāi)關(guān)K2接通時(shí)，開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈N2繞組兩端的電壓u2的波形，以及流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈N2繞組兩端的電流i2的波形；圖1-32-e）和圖1-32-f）分別表示控制開(kāi)關(guān)K1和K2輪流接通時(shí)，開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組兩端輸出電壓uo的波形，以及流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組兩端的電流波形。圖1-32-f）中，虛線箭頭表示反激式輸出電流是由

28、最大值開(kāi)始，然后逐漸減小到最小值；而實(shí)線箭頭表示正激式輸出電流則是由最小值開(kāi)始，然后逐漸增加到最大值；因此，兩者同時(shí)作用的結(jié)果，正好輸出一個(gè)矩形波。fl0圖1凸2tL>i3ulin-從圖1-32-e）可以看出，輸出電壓uo雖然還是由兩個(gè)部分組成，一部分為輸入電壓Ui通過(guò)變壓器初級(jí)線圈N1繞組或N2感應(yīng)到次級(jí)線圈N3繞組的正激式輸出電壓（uo）;另一部分為勵(lì)磁電流通過(guò)變壓器初級(jí)線圈N1繞組或N2繞組存儲(chǔ)的能量產(chǎn)生的反激式輸出電壓uo;這里反激式輸出電壓uo不會(huì)再使波形產(chǎn)生反沖，是因?yàn)閮?chǔ)能濾波電容會(huì)把反沖電壓吸收掉，使其成為充電流。由于推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓的半波平均值Upa幅值基本上是穩(wěn)定的，它不會(huì)像反激式輸出開(kāi)關(guān)電源那樣，輸出電壓的幅值隨著控制開(kāi)關(guān)占空比的改變而改變。因此，如果需要調(diào)整推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓，只能通過(guò)改變兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)的占空比，來(lái)改變輸出電壓的平均值。因此，在輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源電路中，必須要在整流輸出電路后面加接一個(gè)LC儲(chǔ)能濾波電路，才能從整流輸出的脈動(dòng)直流電壓中提取平均值輸出。圖1-33是輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源電路。實(shí)際上圖1-33就是在圖1-31全波整流輸出推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源電路的基礎(chǔ)上，在整流輸出電路后面加接了一個(gè)LC儲(chǔ)能濾波電路。LC