開關(guān)電源設(shè)計很全的資料

1、1 目錄1開關(guān)電源的特點與分類11.1線性、開關(guān)電源的特點11.2開關(guān)電源的電路類型11.3開關(guān)電源的工作模式41.4零電壓開關(guān)(ZVS)和零電流開關(guān)(ZCS)方式52開關(guān)電源的拓撲結(jié)構(gòu)72.1BUCK變換器的基本原理72.2BOOST變換器的基本原理82.3BUCK/BOOST變換器的基本原理92.4反激變換器的基本原理112.5正激變換器的基本原理152.6推挽式變換器的基本原理172.7電流型半橋變換器的基本原理192.7.1基本原理192.7.2控制要求222.8電壓式半橋式變換器232.9全橋式變換器的基本原理242.10半橋LLC諧振變換器的基本原理263變壓器的設(shè)計323.1變壓

2、器的工作原理323.2變壓器的模型343.3高頻變壓器對磁芯材料的要求363.4高頻變壓器設(shè)計考慮的幾個問題373.5寄生參數(shù)和影響383.6高頻變壓器設(shè)計步驟404高頻變壓器的繞組474.1Ansys 有限元分析軟件474.2通電導線的集膚和鄰近效應524.3不同繞組結(jié)構(gòu)對高頻變壓器電磁參數(shù)的影響534.4不同繞組結(jié)構(gòu)高頻變壓器的設(shè)計示例575AC/DC開關(guān)電源實例625.165W 反激開關(guān)開關(guān)電源625.1.1產(chǎn)品特色635.1.2典型應用及引腳功能描述645.1.3TOP264-271 功能描述655.1.465 W通用輸入適配器電源695.224W 反激開關(guān)電源的設(shè)計735.2.1電路

3、原理圖735.2.2電路描述765.2.3變壓器規(guī)格785.3帶PFC的半橋諧振LLC開關(guān)電源805.3.1PFC電路805.3.2LLC部分865.4120W/19V雙開關(guān)反激式開關(guān)電源1165.4.1FAN6920介紹1165.4.2功能說明1195.4.3電路圖1406DC/DC開關(guān)電源實例1416.1隔離式正激DC-DC變換器1416.1.1基本性能和典型應用1426.1.2應用信息1446.1.3控制信息1606.230W正激DC/DC開關(guān)電源1696.2.1產(chǎn)品特色1706.2.2功能描述1716.2.3引腳功能描述1726.2.4DPA-Switch產(chǎn)品系列功能描述1736.2.

4、5正激30 W開關(guān)電源1756.36-42V輸入、5V輸出的DC/DC變換器1786.3.1LM25574芯片介紹1786.3.2工作描述1816.3.3應用信息1916.4500W DC/DC變換器2036.4.1L6599簡介2036.4.2全橋LLC 變換器的工作原理分析2046.4.3LLC 全橋諧振變換器主電路參數(shù)設(shè)計2086.4.4LLC 全橋諧振變換器控制電路參數(shù)設(shè)計2096.5120W/24V LLC諧振變換器2116.5.1引言2116.5.2工作原理和基波近似2136.5.3設(shè)計流程2247LED電源實例2337.150W 直流小功率恒流源2337.1.1功能介紹2337.

5、1.2典型電路和實際電路2357.2交流大功率恒流源2457.2.1芯片特性和引腳功能2457.2.2充電電流控制的工作原理2477.2.3混合控制 (PWM+PFM)2527.2.4電流檢測2537.2.5軟啟動和輸出電壓調(diào)節(jié)2587.2.6功能設(shè)置2607.3交流18W LED恒流源驅(qū)動2767.3.1電源管理芯片DU86332787.3.2電路參數(shù)設(shè)計2797.470W LED 照明燈電源2857.4.1BCM 升壓 PFC 轉(zhuǎn)換器的基本工作原理2887.4.2準諧振反激式轉(zhuǎn)換器的工作原理2907.4.3設(shè)計思路2927.4.4直流-直流部分2987.516.8 W/24V LED反激式

6、驅(qū)動電源3107.5.1芯片描述3107.5.2電源設(shè)計3248數(shù)字電源實例3278.1UCD3138的數(shù)字電源3278.1.1器件概述3278.1.2描述3368.1.3總體概覽、系統(tǒng)模塊與IDE計算3488.1.4DPWM工作模式3528.1.5自動模式開關(guān)3598.1.6濾波器3658.1.7典型應用3688.2小功率數(shù)字充電電源3798.2.1國內(nèi)外數(shù)字電源發(fā)展現(xiàn)狀3808.2.2設(shè)計指標3828.2.3系統(tǒng)總體設(shè)計3838.2.4基于L6562的PFC電路設(shè)計3858.2.5控制軟件3919參考文獻3971 開關(guān)電源的特點與分類1.1 線性、開關(guān)電源的特點線性電源（Swiching

7、Mode Power Supply）首先通過工頻變壓器降壓，再用整流橋整流，之后利用功率半導體器件工作在線性放大狀態(tài)，通過調(diào)節(jié)調(diào)整管的線性阻抗來達到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。其優(yōu)點是穩(wěn)定度高、可靠性好、無電磁干擾、紋波系數(shù)小、設(shè)計簡單、維修方便、抗雷擊性能好、成本低；其缺點是調(diào)整管損耗大、工頻變壓器體積大、笨重、輸入范圍窄、效率低。開關(guān)電源是利用功率半導體器件的飽和區(qū)，通過調(diào)整其開通時間或頻率來達到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。其優(yōu)點是功率電子器件損耗小、高頻變壓器體積小、重量輕、效率高、輸入范圍寬；其缺點是電磁干擾大、紋波系數(shù)大、設(shè)計復雜、維修不方便、抗雷擊和浪涌能力較差、成本高。目前，在小功率的電源中還存

8、在一些線性電源，但在中、大功率的電源中，線性電源已經(jīng)被開關(guān)電源所取代。隨著控制芯片頻率的提高和功能的增多，高速和低功耗功率開關(guān)管的研制成功，開關(guān)電源是未來電源主要的發(fā)展方向。1.2 開關(guān)電源的電路類型開關(guān)電源主要有三部分組成：PWM控制模塊、開關(guān)管（BJT、MOSFET、IGBT等）和濾波器（電感、電容），隔離開關(guān)電源還包括隔離變壓器。當然還要考慮EMI(Electromagnetic Interference，即電磁干擾)、PFC(Power Factor Correction，即功率因數(shù)校正)的設(shè)計。1 按隔離、非隔離分類開關(guān)電源可以分為非隔離型和隔離型。非隔離型開關(guān)電源也就是無變壓器的開

9、關(guān)電源，主要分為降壓電路(BUCK)型，升壓電路(BOOST)型，升降壓電路(BUCK-BOOST)型，CUK電路型，SPEIC電路型，ZETA電路型；隔離型開關(guān)電源也就是有高頻變壓器的開關(guān)電源，主要分為單管（雙管）正激（FORWARD)電路型，反激(FLYBACK)電路型，半橋(HALF-BRIDGE)電路型，全橋(FULL-BRIDGE)電路型，推挽(PUSH-PULL)電路型。2 按輸入和輸出進行分類可以分為：AC-DC，即交流-直流：把交流輸入變換成直流輸出，如一次電源；DC-DC，即直流-直流：把直流輸入變換成另一種電壓(電流)輸出的直流輸出或為隔離目的而進行的設(shè)計，如二次電源；DC

10、-AC，即直流-交流：把直流輸入變換成交流輸出，如逆變器電源；AC-AC：把交流輸入變換成交流輸出，如UPS電源。3 按電路的組成可分為有諧振型和非諧振型。帶軟開關(guān)控制電路的為(準)諧振型，如LLC型開關(guān)電源就是準諧振型；其它為非諧振型，如BUCK、BOOST開關(guān)電源等。4 按控制方式可分為脈沖寬度調(diào)制(PWM)式，是指控制開關(guān)管的導通周期是固定不變的，通過改變脈沖的寬度來調(diào)節(jié)占空比，使輸出電壓(或電流)改變。PWM型開關(guān)電源具有下列有優(yōu)勢：（1）體積小、重量輕：這是因為高頻變壓器相對工頻變壓器來說更加輕巧，所以體積變小、重量也大大減小了；（2）效率高：由于開關(guān)管處于開關(guān)狀態(tài)，而其導通電阻極小

11、，消耗在開關(guān)管上的功率很小，所以其效率較高。（3）適應性強：由于開關(guān)管只工作于導通和斷開兩種狀態(tài)，而脈沖寬度的調(diào)節(jié)范圍，理論上可達0-100%之間，由此可見其適應輸入電壓的范圍寬、輸出電壓的范圍大。（4）可防止過高電壓的損害：當由于電壓過高而使開關(guān)管被擊穿燒壞時，主回路就停止工作，也就不會有電壓輸出；當控制電路發(fā)生故障而引起輸出電壓上升時，過電壓保護電路將在電壓上升到高電壓閾值電平時將使主回路停止工作，同樣不會有電壓輸出。（5）當輸入電壓突然斷電時，輸出電壓會繼續(xù)保持一段時間；由于輸入電壓比較高，電容儲存了很大的電能，再加上它的輸出電壓必須保持在額定值，保持時間一般可達20ms以上，這就便于實

12、現(xiàn)信息的保護。（6）輸出電壓越低，那么輸出電流就會越大：設(shè)計開關(guān)電源時，其功率是有一定要求的，由于電流與電壓的乘積保持不變，所以輸出低電壓，就會輸出大電流，這為恒流源的設(shè)計帶來了思路。脈沖頻率調(diào)制(PFM)式，是指通過改變開關(guān)管的導通周期，而脈沖的寬度是固定的，即占空比是不變的，從而使輸出電壓(或電流)改變。它不僅具有PWM的優(yōu)點，而且因為開關(guān)時間可以在很寬的范圍里發(fā)生改變，理論上可在0-之間變化，因此其輸出電壓的可調(diào)范圍很大，但其濾波電路要適應較寬的頻段。PWM與PFM混合式混合調(diào)制方式是脈沖寬度和開關(guān)頻率均是變化，兩者都可以改變的方式，它是PWM和PFM兩種方式相結(jié)合。開關(guān)管的導通時間和開

13、關(guān)的周期都相對地發(fā)生改變，在頻率變化很小的情況下，利用占空比的變化就可以輸出電壓的變化范圍很大。1.3 開關(guān)電源的工作模式開關(guān)電源的工作模式主要有三種：連續(xù)工作模式、斷續(xù)工作模式和臨界工作模式。連續(xù)工作模式即電路中的電流連續(xù)不斷(Continuous Current Mode，簡寫為CCM)，例如BUCK電路，其電感電流永遠大于零；斷續(xù)工作模式即電路中的電流有時沒有(Discontinuous Current Mode，簡寫為DCM)，例如對于BUCK電路，其電感電流會在一段時間內(nèi)為零；臨界工作模式即電路中的電流減小到零后，電流就開始增加(Critical Current Mode，簡寫為CR

14、CM)，例如對于BUCK電路，其電感電流在放電為零的瞬間便進入充電狀態(tài)。三種方式各有優(yōu)缺點。例如CCM的紋波小，但效率低；而DCM的紋波大，但效率高；CRCM的紋波和效率介于CCM和DCM之間。在設(shè)計電源時，需要根據(jù)設(shè)計要求、成本、外圍電路以及安裝空間等，進行綜合考慮。1.4 零電壓開關(guān)(ZVS)和零電流開關(guān)(ZCS)方式PWM功率變換技術(shù)淘汰了龐大笨重的工頻變壓器，減少了變壓器的體積和重量，提高了電源的功率密度和整體效率，減小了電源的體積和重量。但是，隨著設(shè)備功能的增加，供電電源功率和輸出路數(shù)也將增加，勢必要求開關(guān)電源的功率密度更大、效率更高，且體積更小、重量更輕、可靠性和穩(wěn)定性更高，這便迫

15、使變換器的工作頻率不斷提高的同時，在拓撲結(jié)構(gòu)和開關(guān)思想方面有所突破。因此，仍使用硬開關(guān)技術(shù)一定會碰到以下幾個難題：(1)開關(guān)損耗大：當開關(guān)管導通的瞬間，開關(guān)管兩側(cè)存在電壓，而導通的瞬間電流很大；當開關(guān)管截止的瞬間，開關(guān)管兩側(cè)還有電流通過，且開關(guān)管兩側(cè)存在電壓。根據(jù)功耗的定義，不管開關(guān)管導通還是截止的瞬間，均要一定的開關(guān)損耗，且隨著開關(guān)頻率的增加而增加。(2)開關(guān)管所受應力大：開關(guān)管截止瞬間，電路中的感性元件上仍有電流，因而會產(chǎn)生一個反電動勢，這是一個幅值比較大的尖峰電壓；同理，當開關(guān)管導通的瞬間，電路中的容性元件上仍有電壓，因而會出現(xiàn)充電電流，這是一個幅值比較高的尖峰電流。尖峰電壓與尖峰電流都

16、會對開關(guān)管造成不小的危害。而且頻率越高，尖峰電流與尖峰電壓越大，這會使開關(guān)管受很大的反向應力而損壞。(3)EMI大：隨著工作頻率的增加，電磁干擾(EMI)會變得更加嚴重，這會對開關(guān)電源自身以及周圍的電子設(shè)備造成嚴重的影響。因此，若能在開關(guān)管導通的瞬間使電壓為零，在關(guān)斷的瞬間使電流為零，即可實現(xiàn)開關(guān)管的零損耗。那么就可以設(shè)想下面的兩個開關(guān)過程：(1)零電流開關(guān)（Zero Current Switching，簡稱ZCS）：開關(guān)管理想的關(guān)斷過程是先使電流降為零，再使開關(guān)管截止，之后電壓再緩慢地上升到瞬態(tài)值，關(guān)斷損耗近似為零。因為開關(guān)管截止之前，電流已經(jīng)下降到零，這便解決了感性元件關(guān)斷時的尖峰電壓問題

17、。(2)零電壓開關(guān)（Zero Voltage Switching，簡稱ZVS）：開關(guān)管理想的導通過程是先使電壓降到零，再使開關(guān)管導通，之后電流再緩慢上升到瞬態(tài)值，導通損耗近似為零。開關(guān)管導通的瞬間，其結(jié)電容上的電壓為零，從而解決了容性元件導通時的尖峰電流問題。這種開關(guān)技術(shù)，相對于硬開關(guān)技術(shù)，稱作軟開關(guān)技術(shù)。軟開關(guān)技術(shù)的使用，從理論上來講可使開關(guān)的損耗接近于零，進而使開關(guān)頻率進一步提高，從而使變換器的工作效率得到提高，其功率密度更大、體積更小、重量也進一步減少，在一定程序上提高了可靠性和穩(wěn)定性，并且可以有效地減少電磁污染。雖然軟開關(guān)技術(shù)相對于硬開關(guān)技術(shù)有更大的優(yōu)越性，但其控制電路和控制算法會更加

18、復雜，需要采用諧振技術(shù)或準諧振技術(shù)才能實現(xiàn)ZVS和ZCS。采用諧振極型零電壓零電流軟開關(guān)技術(shù)旨在消除功率器件的開關(guān)損耗，但實際上在軟開關(guān)諧振換流過程中會引入多次額外的二極管反向恢復過程，產(chǎn)生額外的損耗。由于軟開關(guān)換流過程中的特殊性，采用一般的方法難以對反向恢復過程中的損耗進行評估和計算，給ZVZCT軟開關(guān)設(shè)計帶來了一定的困難。2 開關(guān)電源的拓撲結(jié)構(gòu)這里主要介紹非隔離型開關(guān)電路的基本電路-降壓、升壓和升/降壓電路，隔離型開關(guān)電源的基本電路-單端正激電路、單端反激電路、推挽電路、半橋電路和全橋電路的基本工作原理。2.1 BUCK變換器的基本原理BUCK電路是一種DC-DC的基本拓撲，用于直流到直流

19、的降壓變換，其基本原理如圖 21所示。當開關(guān)S接位置1時，等效電路如圖 22（a）所示；當開關(guān)S接位置2時，等效電路如圖 22（b）所示。圖 21 BUCK電路原理圖 （a）開關(guān)位置在1時 (b) 開關(guān)在位置2時圖 22 BUCK開關(guān)在不同位置時的等效電路圖由圖 22 (a)可列出關(guān)系式：；。由圖 22 (b)可列出關(guān)系式：；。根據(jù)電感的伏秒平衡關(guān)系得：即，其中是開關(guān)在位置1時的占空比。由于占空比小于1，因此BUCK電路的輸出電壓小于其輸入電壓。根據(jù)電容的安秒平衡關(guān)系得：即。說明流過電感的電流與占空比無關(guān)，其值等于輸出電流。2.2 BOOST變換器的基本原理BOOST電路也是一種DC-DC基本

20、拓撲，用于直流到直流的升壓變換，其基本原理如圖 23所示。當開關(guān)S接位置1時，等效電路如圖 24 (a)所示；當開關(guān)S接位置2時，等效電路如圖 24 (b)所示。圖 23 BOOST電路原理圖(a) 開關(guān)在位置1時(b) 開關(guān)在位置2時圖 24 BOOST開關(guān)在不同位置時的等效電路圖由圖 24 BOOST開關(guān)在不同位置時的等效電路圖(a)可列出關(guān)系式：；。由圖 24 BOOST開關(guān)在不同位置時的等效電路圖(b)可列出關(guān)系式：；根據(jù)電感的伏秒平衡關(guān)系得：即，由于占空比小于1，因此BOOST電路的輸出電壓大于其輸入電壓。根據(jù)電容的安秒平衡關(guān)系得：即。其中表示流過負載的輸出電流。該式表明，流過電感的

21、電流大于輸出電流。2.3 BUCK/BOOST變換器的基本原理BUCK-BOOST電路是另一種DC-DC基本拓撲，用于直流到直流的升壓或降壓變換，其輸出電壓極性與輸入電壓極性相反，其基本原理如圖 25所示。當開關(guān)S接位置1時，等效電路如圖 26 (a)所示；當開關(guān)S接位置2時，等效電路如圖 26 (b)所示。圖 25 BUCK-BOOST電路原理圖(a) 開關(guān)在位置1時(b) 開關(guān)在位置2時圖 26 BUCK-BOOST開關(guān)在不同位置時的等效電路圖由圖 26 (a)可列出關(guān)系式：；由圖 26 (b)可列出關(guān)系式：；根據(jù)電感的伏秒平衡關(guān)系得：即：當占空比小于0.5，輸出電壓小于輸入電壓；當占空比

22、大于0.5，輸出電壓大于輸入電壓。負號代表輸出電壓反向。根據(jù)電容的安秒平衡關(guān)系得：即：該式表明，流過電感的電流大于輸出電流。2.4 反激變換器的基本原理反激（FlyBack）型開關(guān)電源是使用反激高頻變壓器隔離輸入輸出的開關(guān)電源，與之對應的是正激開關(guān)電源。基本電路如圖 27所示。圖 27 單端反激開關(guān)電路在反激變換器中變壓器起著電感和變壓器的雙重作用。當變壓器開關(guān)管導通時，變壓器當做電感，能量轉(zhuǎn)化為磁能儲存能量。由于變壓器的初級線圈與次級線圈同名端反向，此時二極管D承受的是反向電壓，所以負載中無電流流過，此時變壓器副邊沒有輸出能量。相反，當開關(guān)管關(guān)斷時，變壓器釋放能量，磁能轉(zhuǎn)化為電能，輸出回路中

23、有電流。反激式開關(guān)電源中輸出變壓器同時充當儲能電感，減小了整個電源的體積，所以得到廣泛應用。反激式開關(guān)電源所用元器件少、電路簡單成本較低，可同時輸出多路相隔離的電壓；同時由于開關(guān)管承受電壓高、輸出變壓器利用率低，故不適合做大功率開關(guān)電源，其輸出功率一般為20W 100W的小功率開關(guān)電源。當開關(guān)管關(guān)斷時，由于變壓器漏感儲能的電流突變產(chǎn)生很高的關(guān)斷電壓尖峰；開關(guān)管導通時電感電流變化率大，產(chǎn)生電流尖峰，在CCM模式整流二極管反向恢復引起開關(guān)管高的電流尖峰。因此，需要用鉗位電路來限制反激變換器開關(guān)管的開關(guān)電壓、電流應力。目前反激變換器的鉗位電路主要有：有損RCD鉗位電路，雙晶體管、雙二極管鉗位電路，L

24、CD鉗位電路和有源鉗位電路。RCD鉗位電路分為加在變壓器原邊和加在開關(guān)管兩端兩種，基本電路如圖 28和圖 29所示。這鉗位電路拓撲結(jié)構(gòu)簡單易于實現(xiàn)，但在鉗位電阻R上有能量損耗，影響變換器效率。圖 28 變壓器原邊RCD鉗位電路圖 29 開關(guān)管兩端RCD鉗位電路雙晶體管、雙二極管鉗位電路沒有因電阻引起的電能損耗且能夠?qū)⒛芰炕仞伒诫娫粗腥?，但由于增加二極管和MOS開關(guān)管使電路結(jié)構(gòu)變得復雜，成本較高。如圖 210所示。圖 210 雙晶體管雙二極管鉗位電路LCD鉗位電路只需要兩只鉗位二極管，一個鉗位電感和一個鉗位電容組成，電路中不存在MOS管和電阻，電路結(jié)構(gòu)簡單易于實現(xiàn)，變壓器漏感能回饋到電源中。同時

25、由于鉗位元件諧振時電流尖峰較大，所有的二極管都屬于硬開關(guān)，存在開通損耗，一般在開關(guān)頻率低的場合才能夠保持高效率。如圖 211所示。圖 211 LCD鉗位電路有源鉗位電路能夠克服無源鉗位電路轉(zhuǎn)換效率低的問題。采用有源鉗位電路的反激變換器能在主開關(guān)管關(guān)斷期間，由鉗位電容上的電壓將主開關(guān)管兩端的電壓箝位，利用鉗位電容和主開關(guān)管寄生電容和漏感進行諧振，提供主開關(guān)管零電壓開通的條件，進而減小開關(guān)損耗。而且有源鉗位反激變換器能夠提高開關(guān)電源工作頻率，縮小體積重量，提高變換器功率密度。有源鉗位電路可分為低邊有源鉗位電路和高邊有源鉗位電路，如圖 212和圖 213所示。圖 212 低邊有源鉗位電路圖 213

26、高邊有源鉗位電路低邊有源鉗位電路與高邊有源鉗位電路所要求的驅(qū)動電路不同。低邊有源鉗位電路MOS管驅(qū)動信號可以跟主開關(guān)管驅(qū)動信號共地，驅(qū)動電路相對簡單可靠易實現(xiàn)。高邊有源鉗位電路MOS管和主開關(guān)管不能共地，驅(qū)動信號需要通過變壓器或者光耦實現(xiàn)隔離，驅(qū)動電路相對復雜。2.5 正激變換器的基本原理正激型變換器是開關(guān)電源電路中最簡單的DC/DC變換器，它是由降壓型Buck電路加隔離變壓器演變而來的，具有降壓變換器的基本特性，即在輸入電壓最小和負載最大時，開關(guān)占空比D最大。隨著輸入電壓的增加，變壓器原邊開關(guān)管的占空比D會變小。變壓器的使用不僅實現(xiàn)了電源側(cè)與負載側(cè)電氣隔離的作用，也可根據(jù)變壓器匝數(shù)靈活設(shè)計輸

27、出電壓，同時還可以實現(xiàn)多路輸出。單端正激變換器具有拓撲結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、性價比高等優(yōu)點，在中小功率變換器中得到了廣泛的應用。其基本電路如圖 214所示，其拓撲結(jié)構(gòu)與反激型的結(jié)構(gòu)類似，但工作原理不同。正激變換器的變壓器工作在磁化曲線的第一象限，容易引起鐵芯飽和，所以要通過附加電路在每個開關(guān)周期必須復位，以保持伏秒平衡和防止磁飽和及避免開關(guān)器件損壞。而常見的磁復位方法有復位繞組復位、RCD復位、及有源鉗位復位等。圖 214 單管正激電路復位繞組復位法的優(yōu)點是技術(shù)成熟可靠，變壓器磁化能量和部分漏感能量可以回饋到電源中，同時由于增加的復位繞組使得變壓器結(jié)構(gòu)復雜，開關(guān)管關(guān)斷時變壓器漏感引起的電壓尖峰需

28、要RC緩沖電路來抑制。RCD鉗位復位法與復位繞組法相比具有電路簡單、占空比可大于0.5的特點，適用于較寬范圍變化的輸入電壓場合。但是變壓器的部分能量要消耗在鉗位電阻中，所以電路具有成本低，轉(zhuǎn)換效率不高的特點。有源鉗位電路則可以降低電路損耗和開關(guān)管電壓應力，適應于寬電壓輸出的場合，同時可采用低電壓功率的MOS管和二極管。雙管正激電路變換器，其功率可以做得更高一點。其基本電路如圖 215所示。雖然正激電路變壓器不像反激式電路要開氣隙，但需要對變壓器進行磁復位。單端正激式變換器主要適用于輸出功率在100W 200W之間的開關(guān)電源。圖 215 雙管正激電路2.6 推挽式變換器的基本原理推挽型功率變換器

29、電路原理圖，如圖 216所示，推挽是開關(guān)電源設(shè)計中基礎(chǔ)拓撲結(jié)構(gòu)之一。圖 216 電流型推挽全橋變換器電路推挽電路就是兩個不同極性晶體管的輸出電路。推挽電路采用兩個參數(shù)相同的功率BJT管或MOS管，以推挽方式存在于電路中，各負責正負半周期波形的導通任務。電路工作時，兩只對稱的功率開關(guān)管每次只有一個導通，所以導通損耗小、效率高。推挽式變換器既可以向負載輸出功率，也可以從負載吸取功率。如果輸出級有兩個MOS管，始終處于一個導通、一個截止的狀態(tài)，也就是兩個MOS管推挽相連，這樣的電路稱為推挽式電路或圖騰柱（Totem-pole）輸出電路。推挽變換器有兩個管在交替導通，以此達到比單管工作電路高的輸出功率

30、，由于初級線圈的中心抽頭接在輸入電源的正極，這樣當一邊MOS管導通時，另外一邊的MOS管要承受耐壓為兩倍的電源電壓，這對開關(guān)管的要求較高，所以一般用在DC/DC電源中。推挽電路一般用在中型功率電路上，變壓器雙向激勵且效率高，但容易出現(xiàn)磁偏現(xiàn)象。推挽式變換電路的功率比正激電路大一些，但存在開關(guān)管“直通”的危險。工作時兩個功率開關(guān)管V1、V2交替導通或截止。當V1和V2分別導通時，W1和W2有相應的電流流過，這時變換器次級將有功率輸出。當V1導通，V2截止時，V2集射兩端承受的電壓為2倍的Vin，而在V1、V2都處于截止時它們所承受的電壓為輸入直流電壓Vin。將隔離式變壓器的初級與次級都改為從中間

31、抽頭的方式，并且使初級的一半為單端正激式的初級電路，另外一半同樣。由電路中初級繞組的電流方向可知，磁場的方向不是固定的。變壓器的初級中每個繞組都串聯(lián)了一個二極管，并且二極管D1和D2與初級的開關(guān)管相位同步，這樣就可以實現(xiàn)初級不間斷地向負載供電。但是由于其初級電路運用了兩個開關(guān)管，磁芯中的磁通在雙向上不停地來回變動，雖然它的功率處理能力有所提升，但是它不是很穩(wěn)定，容易造成開關(guān)管的損壞。因此，推挽式變壓器很少應用，使用的比較多的是它的變型：半橋型變換器以及全橋型變換器。后兩者的次級電路結(jié)構(gòu)與前者的相同，只是初級電路做了優(yōu)化設(shè)計，從而使其穩(wěn)定性、可靠性大大提高。2.7 電流型半橋變換器的基本原理半橋

32、和全橋開關(guān)變換器拓撲開關(guān)管的穩(wěn)態(tài)關(guān)斷電壓等于直流輸入電壓，而不是像推挽、單端正激或交錯正激拓撲那樣為輸入的兩倍。所有橋式拓撲廣泛應用于直接電網(wǎng)的離線式變換器。橋式變換器的另一個優(yōu)點是，能將變壓器初級側(cè)的漏感尖峰電壓鉗位于直流母線電壓，并將漏感儲存的能量歸還到輸入母線，而不是消耗于電阻元件。2.7.1 基本原理電流型半橋變換器作為一種無需輔助電路的高升壓比變換器，電路結(jié)構(gòu)簡單，且能夠通過電路參數(shù)優(yōu)化設(shè)計和變換器的工藝設(shè)計而實現(xiàn)變換器的高效率工作，是一種具有較高實用價值的電路方案。如圖 217所示。圖 217 電流型半橋變換器電路圖中L1 和L2 為2 個Boost 電感且感值相等，T1 是隔離變

33、壓器，其電壓比為1:n，Lr 是變壓器的漏感，ip是變壓器一次電流，Q1 和Q2 是變換器的2 個開關(guān)管，VD1VD4 是二次側(cè)的4 個整流二極管，Co 是輸出濾波電容，Uin 和Uo 分別表示輸入和輸出電壓。假設(shè)所有開關(guān)管和二極管為理想器件，變壓器為理想變壓器T1 與漏感Lr 的串聯(lián)，則在連續(xù)工作模式下，變換器的穩(wěn)態(tài)工作波形如圖 218所示。圖中，ugs(Q1)和ugs(Q2)分別是2 個開關(guān)管的驅(qū)動信號，兩個信號的占空比相等而相位相錯180，iL1 和iL2是Boost 電感的電流波形，uds1 和uds2 是開關(guān)管Q1和Q2 的漏源極電壓波形，up 是變壓器一次電壓波形，t0t4 為變換

34、器工作過程中的主要開關(guān)時刻。由于電感L1 和L2 的工作過程完全相似，以下根據(jù)一個電感的工作過程推導變換器的電壓傳輸比。圖 218 電流源半橋變換器穩(wěn)態(tài)工作波形當開關(guān)管開通時，電感兩端的電壓為變換器的輸入電壓Uin，因此有 式中，L 是L1 和L2 的電感值；IL 是電感電流的變化量；D 是開關(guān)管的占空比；Ts 是開關(guān)周期。當開關(guān)管關(guān)斷時，電感兩端的電壓為變換器輸出電壓反映到變壓器一次側(cè)的值與輸入電壓之差，因此有 由式和式，以及伏秒積平衡原理，不難推出變換器在連續(xù)電流模式時的輸入輸出傳輸比為 當變換器斷續(xù)工作時，對變換器進行類似的分析，可得到如下的輸入輸出關(guān)系式： 式中，Iin 表示輸入電流。

35、顯然，斷續(xù)工作時，輸入輸出傳輸比不僅與占空比有關(guān)，還和變換器的工作功率以及Boost 電感大小有關(guān)。由式和式均表明，合理設(shè)計變壓器的電壓比n，即可使電流源半橋變換器實現(xiàn)高升壓比的變換要求。雖然該變換器的功率管工作在硬開關(guān)狀態(tài)，影響該變換器效率的一個主要因數(shù)是變壓器的漏感，合理地設(shè)計變壓器的參數(shù)和結(jié)構(gòu)可以有效地減小該漏感。2.7.2 控制要求根據(jù)電流源半橋變換器的穩(wěn)態(tài)波形圖可知，若變換器的控制信號不存在重疊區(qū)，會使得變壓器的漏感的能量因沒有流通回路而轉(zhuǎn)變?yōu)殚_關(guān)管的電壓尖峰。在變換器傳遞功率較大時，漏感的能量也較大，可能導致功率管損壞。所以，在正常設(shè)計變換器時，即在電流連續(xù)模式時，電流源型半橋變換

36、器的占空比應設(shè)計為大于0.5。然而，從式可看出，Iin 越小則Uo 越大，D 越小則Uo 越小，說明為合理控制輕載輸出電壓，Iin 越小，則D 將越小，即變換器的占空比會小于0.5。另一方面，在變換器的開機起動過程中，特別是進行軟起動時，變換器的工作功率由小逐漸增大，變換器也會進入占空比小于0.5 的工作狀態(tài)。由此可見，電流源半橋變換器的可靠控制是其應用難點。在設(shè)計基于該變換器的電源控制方案時需要考慮一下幾點：控制電路能夠保證全工作范圍內(nèi)2 個功率管的控制信號存在交疊；合理的起動和輕載控制策略，保證在功率管占空比大于0.5 時的輸出電壓穩(wěn)定。2.8 電壓式半橋式變換器電壓式半橋式變換器結(jié)構(gòu)如圖

37、 219所示，它是兩個功率開關(guān)器件（如MOS管）以圖騰柱的形式相連接，以中間點作為輸出。這種結(jié)構(gòu)在PWM電機控制、DC-AC逆變、電子鎮(zhèn)流器等場合有著廣泛的應用。這種半橋結(jié)構(gòu)上下兩個管子由相反的信號控制，當一個功率管開通時，另一個關(guān)斷，兩個管子交替導通。由于開關(guān)延時的存在，當其中一個管子柵極信號變低時，它不會立刻關(guān)斷，因此一個管子必須在另一個管子關(guān)斷后一定時間方可開啟，以防止同時開啟造成的電流穿通，這個時間稱為死區(qū)時間。圖 219 電壓式半橋式變換器電路該電路的工作原理是：通過一個PWM信號，使S1和S2交替導通，使變壓器一次側(cè)形成幅值為Vin/2的交替變化的方波電壓信號。改變PWM的占空比，

38、即改變S1和S2的導通時間，可以改變二次側(cè)整流電壓平均值，從而達到改變輸出電壓的目的。S1導通時，二極管D3、D6處于導通狀態(tài)；S2導通時，二極管D4、D5處于導通狀態(tài)。半橋開關(guān)電路中只用兩個開關(guān)管，采用兩個電容分壓的方式，使驅(qū)動電路得到了簡化。因此半橋電路較全橋電路具有成本低，控制相對容易。但是由于半橋電路的變壓器輸入電壓僅為輸入電壓源的一半，在輸入電壓、輸出電壓相同時，傳遞相同的功率半橋電路原邊開關(guān)管承受的電流應力要比全橋電路大得多，半橋電路一般應用于中小功率（1kW以下）場合。電路特點： 變壓器磁芯雙邊磁化磁芯，磁芯利用率高； 開關(guān)管承受的電壓為電源電壓，可在電源電壓較高的場合應用； 分

39、壓電容C1和C2有助于消除變壓器的直流偏磁； 原邊存在電壓短路的可能性。2.9 全橋式變換器的基本原理半橋式變換器中的開關(guān)管，相對于推挽式變換器它的截止電壓減少了一半，但是變壓器的初級繞組電壓的振幅也隨之減少了一半。所以若要傳輸同樣的功率時，就必須使原邊的電流加倍，從而會使流經(jīng)開關(guān)管的電流同樣加倍，倍增了開關(guān)管的負擔。為了解決這個難題，可以用兩個開關(guān)管分壓來代替半橋式中的兩個電容分壓，這樣就設(shè)計出了全橋式變換器的拓撲。同樣條件下，全橋式變換器的輸出功率是半橋式變換器的兩倍，所以它常被使用在大功率的開關(guān)電源中，它的輸出功率可達1000W。全橋電路是大功率電源常用的電路，由四個開關(guān)管組成兩個橋臂。

40、兩個橋臂分別導通激勵高頻功率變壓器，進行能量變換，但存在開關(guān)管“直通”的危險。全橋電路原理圖如圖 220所示。由四個功率開關(guān)器件Q1-Q4組成，變壓器T連接在四橋臂中間，相對的兩只功率開關(guān)器件Q1、Q4和Q2、Q3分別交替導通或截止，使變壓器T的次級有功率輸出。當功率開關(guān)器件Q1、Q4導通時，另一對Q2、Q3則截止，這時Q2和Q3兩端承受的電壓為輸入電壓Vin。圖 220 全橋式變換器電路全橋變換器在高頻變壓器初級得到高頻交流方波電壓，經(jīng)變壓器降壓，再全波整流變換成直流方波，最后通過電感L、電容C組成的濾波器，在負載上得到平直的直流電壓。電路特點： 變壓器原邊一個線圈，但雙邊磁化,變壓器利用率

41、高； 變壓器原邊工作電壓為輸入電源電壓； 存在直流偏磁問題； 原邊存在電壓短路的可能性。2.10 半橋LLC諧振變換器的基本原理前面介紹的變換器，在拓撲結(jié)構(gòu)和控制方法已經(jīng)達到了極高的水平。為了進一步降低功耗，有兩個思路是可行的，一是提高開關(guān)頻率，二是降低開關(guān)損耗。開關(guān)管的開關(guān)頻率是有極限的，所以開關(guān)頻率的提高是有限制的。那么就需要在開關(guān)損耗方面進行研究，軟開關(guān)技術(shù)就是減小損耗的最好方法之一，下面就開始介紹與軟開關(guān)技術(shù)相關(guān)的變換器。半橋諧振型開關(guān)變換器是在傳統(tǒng)串聯(lián)或并聯(lián)諧振變換器的基礎(chǔ)上改良產(chǎn)生的一種軟開關(guān)變換器。它利用諧振網(wǎng)絡(luò)在諧振過程中，電壓或電流出現(xiàn)周期性的過零點的現(xiàn)象，從而實現(xiàn)開關(guān)管的零

42、電壓導通（）和整流二極管零電流關(guān)斷（），這時開關(guān)管在導通和整流二極管在關(guān)斷時功耗都為零，這樣就減少了開關(guān)損耗提高了變換器的效率。拓撲結(jié)構(gòu)中的串聯(lián)電容起到的隔直作用，諧振槽路中的電流隨負載變化而變化，且能達到輕載時效率較高的優(yōu)點，所以半橋LLC諧振是一種比較理想的變換器拓撲結(jié)構(gòu)。如圖 221所示。、為半橋的兩個開關(guān)管，串聯(lián)電容、串聯(lián)電感、并聯(lián)電感構(gòu)成諧振網(wǎng)絡(luò)。、和、分別為開關(guān)管和的體二極管和寄生電容。變壓器副邊，整流二極管、組成中間抽頭的全波整流電路，整流二極管直接連接濾波電容上構(gòu)成整流濾波電路。在諧振變換器中有兩個諧振頻率：這個頻率為串聯(lián)諧振電感和電容諧振產(chǎn)生的串聯(lián)諧振頻率。這是為串聯(lián)諧振電感

43、加上并聯(lián)諧振電感和串聯(lián)諧振電容產(chǎn)生的串并聯(lián)諧振頻率。圖 221 半橋 LLC諧振變換器電路拓撲當開關(guān)管的開關(guān)頻率工作在頻率區(qū)間時才能實現(xiàn)原邊開關(guān)管的零電壓開通（）和副邊整流二極管零電流關(guān)斷（），這樣電路損耗會大大降低，提高變換器的整體效率。下面將對諧振變換器工作在頻率段工作過程進行詳細分析。如圖 222所示。圖 222 時的工作波形其過程可分為8個階段，各個階段的具體工作過程如下：階段1（）從圖中可以看出，在時刻諧振電流順時針流動，諧振電流通過的體二極管流通，而不是流過。在導通之前半橋中點的點位已經(jīng)將為零，因此是零電壓導通。這個階段變壓器副邊為導通、截止。如圖 223所示。圖 223 工作在階

44、段1階段2（）從時刻開始諧振電流逐漸減小到零并反向增大，此時諧振電流流過。在時刻之前諧振電流始終處于勵磁電流下方，這一階段一直導通，變壓器原邊電壓被鉗位勵磁電感不參與諧振。如圖 224所示。圖 224 工作在階段2階段3（）從時刻開始諧振電流等于勵磁電流，整流二極管截止，也處于截止狀態(tài)，此時變壓器不再傳遞能量。勵磁電感也不再被鉗位而是參與諧振，諧振頻率為。直到時刻這一諧振過程結(jié)束。這個階段負載完全依靠輸出濾波電容來提供能量。如圖 225所示。圖 225 工作在階段3階段4（）在時刻，關(guān)斷，此時諧振電流仍然為負，的寄生電容放大并向寄生電容充電，半橋中點電壓為電源電壓為的零電壓導通提供了條件。當漏

45、源電壓將為零時的體二極管自然導通并將電壓鉗位在零。此時諧振電流始終處于勵磁電流上方，變壓器副邊導通，這段時間諧振電流向直流源回饋能量，直到時刻導通，為零電壓導通。如圖 226所示。圖 226 工作在階段4從時刻以后下半個周期開始，下半個周期與前面四個階段基本一致，這里不再詳細描述。3 變壓器的設(shè)計開關(guān)電源的小型化、輕量化和可靠性是其發(fā)展方向之一，為了實現(xiàn)這個目標必須首先實現(xiàn)開關(guān)電源的高頻化，提高變壓器的功率密度、降低磁性元件的體積和重量是實現(xiàn)這一目標的方法之一。常規(guī)開關(guān)電源變壓器還要關(guān)注變壓器的高頻特性，如集膚效應、鄰近效應和分布參數(shù)等。開關(guān)電源高頻化主要分為兩部分：一是電路控制部分，二是變壓

46、器設(shè)計部分，本節(jié)介紹第二部分。隔離式開關(guān)電源離不開變壓器，不管是低頻變壓器還是高頻變壓器。由于低頻變壓器體積大、效率低，在開關(guān)電源的初期應用較多，隨著技術(shù)的發(fā)展目前已經(jīng)很少使用了。而高頻變壓器由于其體積小、效率高，在開關(guān)電源中得到了廣泛使用。為此本節(jié)主要介紹高頻變壓器的設(shè)計方法。3.1 變壓器的工作原理變壓器是一種使用互感耦合原理進行能量傳遞的電感器件。它主要由磁芯和繞組組成，磁芯主要功能是起導磁作用，即把繞組線圈產(chǎn)生的磁場加強，并且良好的磁芯材料可使變壓器的效率大大提升。初級繞組是接在變壓器的輸入端，起著激磁和從輸入端獲得電能量的作用，而且通過初級繞組可以把輸入電能轉(zhuǎn)換成磁場能。次級繞組接在

47、輸出端，它把初級繞組轉(zhuǎn)換的磁場能重新轉(zhuǎn)換成電能并供給負載。其結(jié)構(gòu)和等效原理圖示于圖 31中。(a) 變壓器(b) 理想變壓器的電路模型圖 31 變壓器結(jié)構(gòu)示意圖變壓器的工作過程，主要分成空載、負載兩種不同的工作狀態(tài)，三個不同的物理過程。當負載無窮大即無負載時，交流電源u1施加在匝數(shù)為n1的初級繞組上，而此時變壓器處于空載的狀態(tài)。此時，變壓器的初級繞組產(chǎn)生出了以下參數(shù)：激磁電流、磁勢、磁場，其中為磁芯的有效長度。由磁感應強度、鐵氧體磁芯的磁導率，可知由磁芯中的交變磁通量與、存在如下的關(guān)系由電磁感應定律可知，變壓器磁芯中的交變磁通量，會在繞組的原邊和副邊分別產(chǎn)生出感應電勢、。在空載運行時，原邊繞組

48、產(chǎn)生的自感應電勢的瞬態(tài)值為令，可得知電壓的有效值為其中：為波形系數(shù)，為電源頻率。根據(jù)電磁感應定律，可知次級繞組的互感電勢的瞬態(tài)值為由引可得若變壓器為理想變壓器，其初級和次級的電阻值為零，那么、，且。若負載電阻不為無窮大，在次級繞組中產(chǎn)生的互感電勢會使負載電路產(chǎn)生負載電流，則存在。3.2 變壓器的模型在高頻變壓器的設(shè)計中，由于存在寄生參數(shù)，這些相互作用的寄生參數(shù)對變壓器的工作會產(chǎn)生嚴重的后果。為了更加精準地描述變壓器的工作過程，必須建立實際高頻變壓器的精準等效電路模型。實際的變壓器鐵芯磁導率是一個固定值，并不能無窮大，而且鐵芯磁性阻抗不為零，勵磁電感也不能達到無窮大。勵磁電流的主要作用就是要使鐵

49、芯磁化，所以要在Error! Reference source not found.中的理想變壓器電路模型上加上一個并聯(lián)的勵磁電感。勵磁電感產(chǎn)生勵磁電流，因為勵磁電感是有限的，那么產(chǎn)生的勵磁電流就會使變壓器原邊和副邊的繞組電流之比和其匝比不相等。另外，在實際變壓器中，并不是所有的磁通都會匝鏈所有繞組，會有一部分磁通“漏”到空氣中或者變壓器其他部分，這一部分磁通就被稱之為漏磁通。在原邊繞組中原邊電流產(chǎn)生的漏磁通為，在副邊繞組中副邊電流產(chǎn)生的漏磁通為。那么漏磁通和就會分別在變壓器原、副邊繞組產(chǎn)生漏感和。變壓器在工作過程中還會產(chǎn)生鐵損和銅損。設(shè)鐵芯損耗的等效電阻為，變壓器原邊和副邊繞組的等效交流電阻

50、分為和。由于高頻化所產(chǎn)生的集膚效應和鄰近效應，使繞組中的交流電阻遠遠大于直流電阻，所以在變壓器的等效電路中使用繞組的交流電阻來代替直流電阻更加合理。在高頻平面變壓器的設(shè)計過程中，還需考慮到分布電容的影響，在變壓器中分布電容主要有以下三個部分：原邊和副邊繞組的分布電容和，原、副邊之間的分布電容。綜和上所述，變壓器的原邊和副邊的等效銅損為和，原副邊的漏感為和，變壓器鐵芯的損耗電阻為，原邊繞組的電感（勵磁電感）為，由此得出實際的變壓器等效電路如圖 32所示。圖 32 考慮寄生參數(shù)影響時的變壓器等效電路3.3 高頻變壓器對磁芯材料的要求輸出功率和溫升等決定了變壓器的鐵芯大小。變壓器的設(shè)計公式如下 其中

51、，為輸出功率，為與波形有關(guān)的系數(shù)，為頻率，為變壓器的匝數(shù)，為磁芯面積，為磁感應強度，為電流，為溫度，為鐵損，為銅損，、為由實驗得到的系數(shù)。由式可以看出：增加磁感應強度能夠提高輸出功率或降低變壓器體積重量，但值的增加受到材料飽和磁感應強度值的限制。提高工作頻率也可以提高輸出功率或降低變壓器體積重量，但頻率的提高受到開關(guān)管性能的限制。一般來說，高頻開關(guān)電源變壓器用磁芯材料應滿足以下要求：1、具有較大的飽和磁感應強度與較小的剩余磁感應強度：從理論上講，較大的和較小的能夠允許變壓器通過較大電流而不出現(xiàn)磁飽和，實現(xiàn)傳輸功率的提高。2、在高頻下具有較低的功率損耗：磁芯材料的功率損耗，不僅影響電源輸出功率，

52、同時會導致磁芯發(fā)熱、波形畸變等不良后果。在實際應用中，發(fā)熱問題十分普遍，主要是由變壓器的銅損和磁損產(chǎn)生的。如果在變壓器設(shè)計時，選擇過小的功率損耗和過多的繞組匝數(shù)，就會致使繞組發(fā)熱，且同時向磁芯傳遞熱量，磁芯便會發(fā)熱。磁芯的發(fā)熱也會導致繞組的發(fā)熱。選擇磁性材料時，要求功率損耗隨溫度的變化呈負溫度系數(shù)關(guān)系，這也是電源用磁性材料的一個顯著特點。3、較高的居里溫度：表示磁性材料喪失磁特性時的臨界溫度稱為居里溫度，一般材料的居里溫度都會高于200，所以變壓器的實際工作溫度應小于100。因為當溫度達到100以上時，其飽和磁通密度會跌至常溫時的70%，倘若溫度繼續(xù)升高，磁芯的飽和磁通密度就會跌落得更厲害，容

53、易形成磁芯磁化飽和。而且，當溫度在100以上時，其磁芯功耗已與溫度成正比，會導致熱擊穿的嚴重后果。3.4 高頻變壓器設(shè)計考慮的幾個問題1、鐵芯結(jié)構(gòu)鐵芯構(gòu)成變壓器的磁路，是變壓器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。變壓器鐵芯基本的結(jié)構(gòu)型式為：殼式鐵芯、心式鐵芯及環(huán)型鐵芯。殼式鐵芯通常用于小功率變壓器，心式鐵芯一般用于較大功率變壓器，環(huán)型鐵芯通常用于中高頻變壓器。2、線圈結(jié)構(gòu)線圈構(gòu)成變壓器的電路部分，也是變壓器的基本組成部分，其由若干個繞組繞制而成，一個變壓器至少有兩個繞組。變壓器繞組間必須是絕緣的，繞組所連接的兩個電路間也是絕緣的。不論哪種形式，都是由導線在骨架或底筒上連續(xù)纏繞而成。3.5 寄生參數(shù)和影響隨著應用場所中

54、輸入、輸出電壓等級的不斷提升，以及為滿足小型化要求而采取更高工作頻率的發(fā)展趨勢，開關(guān)電源核心諧振變換器的可靠運行及性能優(yōu)化越來越受到其變壓器寄生參數(shù)的限制。在實際的變壓器中，由于一次、二次側(cè)繞組之間，繞組匝線之間及同一繞組上下層之間的磁通不能夠完全耦合，因此會產(chǎn)生漏感現(xiàn)象。漏感中的能量為繞組之間不耦合磁通穿過的空間所儲存的能量，因為兩導體之間分布寄生的電氣耦合，使繞組的匝與匝之間、層與層之間、不同繞組之間及繞組對屏蔽層之間的電位分布是沿著某一線長度方向變化的，就形成了分布電容。高頻變壓器的寄生參數(shù)主要為漏感(或稱漏抗)與分布電容。高頻變壓器傳遞的是高頻脈沖方波，在變化瞬間，漏感和分布電容便會形

55、成浪涌電流、尖峰電壓和脈沖震蕩，增加了損耗，嚴重的會造成開關(guān)管損壞，所以必須加以控制。1、高頻變壓器的漏感通常變壓器的一次繞組間和二次繞組間都會存在漏感。影響變壓器的漏感因素一般為：1)變壓器的結(jié)構(gòu)形式、尺寸(如鐵芯形狀、一次和二次側(cè)繞組數(shù)，繞組纏繞方式，導線橫截面積，絕緣間距等)；2)磁芯的磁導率，通常情況漏感與磁芯的磁導率關(guān)聯(lián)很小，但當1時，就會引起漏感的增加。高頻變壓器傳遞的是高頻方波電壓，其漏感主要會對電路運行產(chǎn)生負面影響。晶體管斷開瞬間極高的di/dt將在漏感兩端形成尖峰狀電壓，使晶體管處于過電壓狀態(tài)，雖然可以利用吸收電路降低過電壓，但會產(chǎn)生過大的損耗，過高的漏感也會帶來占空比的損失。而且漏感的大小必然會干擾到開關(guān)管的工作狀態(tài)，如軟開關(guān)的控制。漏感的大小與變壓器的制造工藝有關(guān)，減小漏感主要有以下措施：(1)減少繞組匝數(shù)；(2)減少繞組厚度；(3)盡可能降低繞組之間的絕緣厚度；(4)初、次級繞組交叉繞制。2、高頻變壓器的分布電容高頻情況下，變壓器的分布電容成了不可忽視的問題。分布電容嚴重干擾了電磁器件的性能，勵磁電流會因其產(chǎn)生崎變，整個系統(tǒng)的效率降低，系統(tǒng)的控制問題變得困難。并且，從變壓器初級分析，分布電容的存在會影響系統(tǒng)的諧振頻率，甚至