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开关电源原理与规划(连载三十八)单电容半桥式变压器开关电源输出电压

图1-41和图1-42是单电容半桥式变压器开关电源刚开始工作时输出电压和储能电容充电时电容器两端的电压波形。这里我们分成两种极端情况来进行分析,图1-

图1-41和图1-42是单电容半桥式变压器开关电源刚开始作业时输出电压和储能电容充电时电容器两头的电压波形。这儿咱们分红两种极点状况来进行剖析,图1-41表明单电容半桥式开关电源变压器励磁电流为最大值时的极点景象;而图1-42表明单电容半桥式开关电源变压器励磁电流为最小值时的极点景象。因而,在实践作业中的单电容半桥式变压器开关电源,在刚开始作业的时分,其输出电压和储能电容充电时电容器量端的电压波形一定会介于图1-41和图1-42所包括的两种成果之间。

因为单电容半桥式变压器开关电源正常作业时,加到变压器初级线圈两头的电压只要输入电源电压的二分之一,因而,在进行变压器参数规划的时分不行能把变压器的伏秒容量获得很大;当加到变压器初级线圈两头的电压高于正常作业电压的两倍时,在变压器初级线圈中将会呈现很大的励磁电流,乃至会使变压器铁心中的磁感应强度挨近饱满;在这种状况下,开关电源的反激输出电压就不能不考虑;当变压器次级线圈输出电流根本为0或很小时,开关电源的输出电压首要便是反激输出电压与正激输出电压的和,而且两者的半波平均值根本持平。图1-41便是表明这种景象。

图1-41-a)表明图1-39单电容半桥式变压器开关电源刚开始作业时,在变压器初级线圈励磁电流最大的状况下,输出电压(取半波平均值)和储能电容充电时电容器两头的波形;图1-41-b)表明图1-39单电容半桥式变压器开关电源,在变压器初级线圈励磁电流最大的状况下,刚开始作业时储能电容充电时电容器两头的波形。

图1-41-a)中,正半周电压波形表明储能电容充电时开关电源输出的正激输出电压,负半周电压波形表明储能电容放电时开关电源输出的反激输出电压和正激输出电压;但正激输出电压相关于反激输出电压来说,起伏很小,这是变压器励磁电流很大的原因。图1-41-a)中反激输出电压波形图是依据(1-75)、(1-158)、(1-169)等式剖析画出来的。而图1-41-b)中储能电容器两头的波形的波形图是依据(1-164)到(1-169)等式剖析画出来的。

从图1-41-a)能够看出,单电容半桥式变压器开关电源刚开始作业的时分,正、反激输出电压的起伏很高,这是因为储能电容器刚开始充电,储能电容器两头的电压还很低,输入电源电压简直悉数被加到变压器初级线圈的两头;而且此刻变压器初级线圈中的励磁电流很大,存储的磁能量也很大。当储能电容器即将充满电的时分,加到变压器初级线圈两头的电压也将下降,最终根本稳定在一个数值上,便是输入电源电压的二分之一。

图1-42也是单电容半桥式变压器开关电源刚开始作业时输出电压和储能电容充电时电容器两头的电压波形,不过,图1-42表明的是单电容半桥式开关电源变压器励磁电流为最小值时的极点景象。在这种景象下,相当于开关电源变压器的伏秒容量有必要获得满足大,其励磁电流才会满足地小。

图1-42-a)表明图1-39单电容半桥式变压器开关电源刚开始作业时,在变压器初级线圈励磁电流最小的状况下,输出电压(取半波平均值)和储能电容充电时电容器两头的波形;图1-42-b)表明图1-39单电容半桥式变压器开关电源,在变压器初级线圈励磁电流最小的状况下,刚开始作业时储能电容充电时电容器两头的波形。

图1-42-a)中,正半周电压波形表明储能电容充电时开关电源输出的正激输出电压,负半周电压波形表明储能电容放电时开关电源输出的反激输出电压和正激输出电压;但反激输出电压相关于正激输出电压来说,起伏很小,这是变压器励磁电流很小的原因。图1-42-a)中反激输出电压波形图是依据(1-75)、(1-158)、(1-169)等式剖析画出来的。而图1-42-b)中储能电容器两头的波形的波形图是依据(1-164)到(1-169)等式剖析画出来的。

从图1-42-a)能够看出,单电容半桥式变压器开关电源刚开始作业的时分,输出电压的波形上下半周是不对称的,上半周输出电压起伏很高,是因为储能电容器刚开始充电,储能电容器两头的电压还很低,输入电源电压简直悉数被加到变压器初级线圈的两头;负半周输出电压起伏很低,是因为储能电容器还没有充满电,储能电容器放电的电压很低。当储能电容器即将充满电的时分,加到变压器初级线圈两头的电压也将下降,最终根本稳定在一个数值上,便是输入电源电压的二分之一。

从原理上说,要通过无限长的时刻才能把图1-39中的储能电容充满电,但在实践使用中,一般都以为储能电容器充电的电压到达其充满电时的90%,即可以为电容器已根本被充满电。

在电容器的充电过程中,当电容器充电的电压到达最大电压的90%时,其接连充电时刻为2.3τ,这儿τ为电容器充电的时刻常数。但考虑到在图1-39的电路中,电容器时一边充电,一边又放电,因而电容被充满电的时刻会很长,大约需求5τ时刻左右。

这儿咱们再次指出,在单电容半桥式变压器开关电源之中,电容充、放电都是按指数曲线或正、余弦曲线进行,因而,输出电压波形不该该是一个矩形波,而是一个波形的顶部按指数曲线改变的脉冲,但为了便利剖析,咱们这儿仍是选用半波平均值的方法来进行剖析。

别的,单电容半桥式变压器开关电源相同也存在反激式输出,但单电容半桥式变压器开关电源在正常作业状态下,首要仍是归于正激式输出电源,反激式输出的能量相对比较小,因为,单电容半桥式开关电源变压器初级线圈的励磁电流一般都获得很小。当反激式输出电压迭加在正激式输出电压上面时,输出电压波形的前、后沿会呈现脉冲尖峰,这一点特别值得注意。

关于整流输出式的单电容半桥式变压器开关电源,因为输出端的储能滤波电容时刻常数很大,反激式输出的脉冲尖峰很简单被储能滤波电容吸收掉,整流之前输出的电压波形根本上便是图1-41-a)或图1-42-a)中正激输出电压的半波平均值波形。

趁便阐明,上面所谓的变压器初级线圈励磁电流最大或最小状况,这儿是指变压器初级线圈的伏秒容量比较小或非常大的状况,并不是指变压器铁心的磁感应强度一定要到达饱满。

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