雙管正激開關(guān)電源為什么采用兩個(gè)開關(guān)管

雙管正激開關(guān)電源是一種常見(jiàn)的開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具有高效率、高功率密度、良好的負(fù)載調(diào)整率等優(yōu)點(diǎn)。在雙管正激開關(guān)電源中，變壓器是核心部件之一，其設(shè)計(jì)和參數(shù)選擇對(duì)整個(gè)電源的性能有著重要的影響。

雙管正激開關(guān)電源是一種采用兩個(gè)開關(guān)管的正激型開關(guān)電源，其基本工作原理如下：

1.1 工作過(guò)程

在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓Vin通過(guò)開關(guān)管和變壓器的初級(jí)線圈加到負(fù)載上，此時(shí)變壓器的次級(jí)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電壓，經(jīng)過(guò)整流濾波后得到輸出電壓Vout。

在開關(guān)管截止時(shí)，變壓器的初級(jí)線圈通過(guò)續(xù)流二極管和開關(guān)管的寄生電容進(jìn)行續(xù)流，以維持磁芯的磁通量不變。

1.2 工作模式

雙管正激開關(guān)電源的工作模式主要有兩種：連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)和不連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)。在連續(xù)導(dǎo)通模式下，變壓器的次級(jí)線圈在整個(gè)開關(guān)周期內(nèi)都有電流流過(guò);而在不連續(xù)導(dǎo)通模式下，變壓器的次級(jí)線圈在開關(guān)周期的某個(gè)時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有電流流過(guò)。

2.1 變壓器的類型

雙管正激開關(guān)電源中常用的變壓器類型有：環(huán)形變壓器、E型變壓器、RM型變壓器等。不同類型的變壓器具有不同的性能特點(diǎn)，如環(huán)形變壓器具有較高的效率和較小的漏感，但成本較高;E型變壓器成本較低，但效率和漏感性能相對(duì)較差。

2.2 磁芯的選擇

磁芯是變壓器的核心部件，其材料和形狀對(duì)變壓器的性能有著重要的影響。常用的磁芯材料有：鐵氧體、硅鋼片、鎳鋅鐵氧體等。磁芯的形狀有：E型、U型、環(huán)形等。在選擇磁芯時(shí)，需要考慮其磁導(dǎo)率、飽和磁通密度、損耗等參數(shù)。

2.3 線圈的繞制

線圈的繞制方式對(duì)變壓器的性能有著重要的影響。常用的繞制方式有：?jiǎn)螌永@組、多層繞組、分段繞組等。在選擇繞制方式時(shí)，需要考慮其繞制密度、繞組電阻、漏感等參數(shù)。

3.1 基本公式

雙管正激開關(guān)電源變壓器初級(jí)匝數(shù)的計(jì)算公式如下：

Np = (Vin * D) / (Vp * Ns)

其中，Np為初級(jí)匝數(shù)，Vin為輸入電壓，D為占空比，Vp為變壓器的初級(jí)感應(yīng)電壓，Ns為次級(jí)匝數(shù)。

3.2 占空比的確定

占空比D是開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間與整個(gè)開關(guān)周期的比值，其取值范圍為01。在連續(xù)導(dǎo)通模式下，占空比D通常取值在0.50.8之間;在不連續(xù)導(dǎo)通模式下，占空比D通常取值在0.3~0.5之間。

3.3 初級(jí)感應(yīng)電壓的確定

初級(jí)感應(yīng)電壓Vp是變壓器初級(jí)線圈在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，其大小與變壓器的匝數(shù)比、磁芯的磁導(dǎo)率、開關(guān)頻率等因素有關(guān)。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和電源參數(shù)來(lái)確定Vp的大小。

3.4 次級(jí)匝數(shù)的確定

次級(jí)匝數(shù)Ns是根據(jù)輸出電壓Vout和變壓器的匝數(shù)比來(lái)確定的。匝數(shù)比是變壓器初級(jí)匝數(shù)與次級(jí)匝數(shù)的比值，其大小決定了輸出電壓的大小。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)輸出電壓的要求和變壓器的匝數(shù)比來(lái)確定Ns的大小。

假設(shè)我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)輸入電壓為220V，輸出電壓為12V，輸出功率為100W的雙管正激開關(guān)電源。根據(jù)上述計(jì)算公式和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，我們可以進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：

4.1 確定占空比

假設(shè)我們選擇連續(xù)導(dǎo)通模式，占空比D取0.6。

4.2 確定初級(jí)感應(yīng)電壓

假設(shè)我們選擇鐵氧體磁芯，磁導(dǎo)率為3000，開關(guān)頻率為50kHz，根據(jù)磁芯的飽和磁通密度和損耗特性，我們可以確定Vp取100V。

開關(guān)模式電源又稱交換式電源、開關(guān)變換器，是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，是電源供應(yīng)器的一種。它可以將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，或者將直流電轉(zhuǎn)換成交流電。它的主要功能是將高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電，或者將低壓直流電轉(zhuǎn)換成高壓交流電。

開關(guān)電源的工作原理是將直流電輸入到電路中，電路中的開關(guān)元件將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，然后將交流電輸出到負(fù)載中。開關(guān)電源不同于線性電源，開關(guān)電源利用的切換晶體管多半是在全開模式(飽和區(qū))及全閉模式(截止區(qū))之間切換，這兩個(gè)模式都有低耗散的特點(diǎn)，切換之間的轉(zhuǎn)換會(huì)有較高的耗散，但時(shí)間很短，因此比較節(jié)省能源，產(chǎn)生廢熱較少。

開關(guān)電源一般由輸入部分、控制部分、轉(zhuǎn)換部分和輸出部分組成。輸入部分由交流電源、濾波器、接地線等組成;控制部分由控制電路、變壓器、可控硅等組成;轉(zhuǎn)換部分由開關(guān)元件、電感元件、電容元件等組成;輸出部分由負(fù)載、穩(wěn)壓電路等組成。

開關(guān)電源的特點(diǎn)主要有：

1.輸出電壓穩(wěn)定性高：開關(guān)電源的輸出電壓穩(wěn)定性高，可以滿足各種電子設(shè)備的要求;

2.效率高：開關(guān)電源的效率高，可以節(jié)省能源;

3.尺寸?。洪_關(guān)電源的尺寸小，可以更好地適應(yīng)各種空間環(huán)境;

4.可靠性高：開關(guān)電源的可靠性高，可以提高電子設(shè)備的使用壽命;

5.低成本：開關(guān)電源的成本低，可以降低電子設(shè)備的制造成本。

開關(guān)電源的可靠性主要取決于電源的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝和使用環(huán)境等因素。此外，開關(guān)電源的可靠性還受到電源的熱管理、電源的電磁兼容性、電源的電磁干擾等因素的影響。

開關(guān)電源的應(yīng)用范圍很廣泛，主要用于電腦、電視、家用電器、通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)控制系統(tǒng)等。