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开关电源原理与设计(连载四十三)全桥式变压器开关电源

发布时间:2016-02-24 07:32:12  来源:大电流电感厂家   查看:

根据(1-180)式和(1-181)式可以求得:

(Up)= e2 =ne1 =nUi —— K1和K4接通期间 (1-182)

(1-182)式就是全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和K4接通期间,全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和K3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 —— K2和K3接通期间 (1-183)

上式中的负号表示e2的符号与(1-182)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,(1-182)式和(1-183)式列出的计算结果,并没有考虑控制开关K1和K4或K2和K3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和K4或K2和K3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:全桥式变压器开关电源同时存在正、反激电压输出。

电感磁环反激式电压产生的原因是因为K1和K4或K2和K3接通瞬间变压器初级或次级线圈中的电流初始值不等于零,或磁通的初始值不等于零。实际上,全桥式变压器开关电源的反激式输出电压部分是不能忽略的。全桥式变压器开关电源变压器次级线圈的输出电压应该同时包括两部分,正激输出电压和反激输出电压。

因此,图1-47中,当控制开关K1和K4关断电感生产厂家,K2和K3接通瞬间,开关变压器次级线圈输出电压应该等于正激电压与反激电压之和。正激电压的计算可由(1-182)式和(1-183)式给出,反激电压的计算可由(1-67)或(1-68)式给出。关于纯电阻负载反激式输出电压的计算,请参考前面《1-5-1.单激式变压器开关电源的工作原理》章节中的相关内容分析,这里不再赘述。

根据(1-67)式

2.jpg

上式中,[uo] 表示开关变压器次级线圈N2绕组输出的反激式电压,[i2] 表示开关变压器次级线圈N2绕组输出反激式电压对负载R产生的电流。

另外根据(1-183)式求得的结果,开关变压器次级线圈N2绕组产生的正激式输出电压为:

(uo)=-ne1= -nUi —— K2和K3接通期间 (1-185)

上面两式中,[uo] 表示开关变压器次级线圈N2绕组产生的反激式输出电压,(uo)表示开关变压器次级线圈N2绕组产生的正激式输出电压。

因此,开关变压器次级线圈输出电压uo等于正激电压(uo)与反激电压[uo]之和,即:

3.jpg

从(1-187)式可以看出,在控制开关K1和K4关断瞬间,当变压器次级线圈回路负载开路,或负载很轻的时候,变压器次级线圈回路会产生非常高的反电动势。

但在实际应用中,并不完全是这样。因为,当控制开关K1和K4关断瞬间,控制开关K2和K3也会同时接通,此时开关变压器初级线圈N1绕组同时也被接到另一个电路中,即:原来电源Ui是通过K1和K4把电压加到开关变压器初级线圈N1绕组a、b的两端,对开关变压器进行供电;当K2和K3接通后,电源Ui则通过K2和K3把电压加到开关变压器初级线圈N1绕组b、a的两端,开关变压器初级线圈N1绕组产生的反电动势首先要通过K2和K3对电源Ui进行供电,然后电源Ui才通过初级线圈N1绕组b、a的两端对关变压器进行供电。

这样,就相当于通过控制开关K2和K3与K1和K4不停地对开关变压器初级线圈N1绕组进行换相的同时,电源在开始对变压器供电的时候,也对反电动势进行限幅。因此,变压器次级线圈N2绕组输出电压uo中的反激式输出电压 [uo],并不会像(1-186)和(1-187)算式所表达的结果那么高。平面变压器厂家 | 平面电感厂家

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