開關(guān)電源原理與設(shè)計（連載十九）反激式變壓器開關(guān)電源

順便指出，在控制開關(guān)K關(guān)斷的Toff期間，變壓器鐵心中的磁通主要由變壓器次級線圈回路中的電流來決定，這就相當于流過變壓器次級線圈中的電流所產(chǎn)生的磁場可以使變壓器的鐵心退磁，使變壓器鐵心中的磁場強度恢復到初始狀態(tài)。

由于控制開關(guān)突然關(guān)斷，流過變壓器初級線圈的勵磁電流突然為0，此時，流過變壓器次級線圈中的電流就正好接替原來變壓器初級線圈中勵磁電流的作用，使變壓器鐵心中的磁感應(yīng)強度由最大值Bm返回到剩磁所對應(yīng)的磁感應(yīng)強度Br位置，即：流過N3繞組電流是由最大值逐步變化到0的。由此可知，反激式變壓器開關(guān)電源在輸出功率的同時，流過次級線圈回路中的電流也在對變壓器鐵心進行退磁。

圖1-20是反激式變壓器開關(guān)電源，工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)時，整流輸入電壓uo、負載電流Io，變壓器鐵芯的磁通，以及變壓器初、次級電流等波形。

圖1-20-a)中，變壓器次級線圈輸出電壓uo是一個帶正負極性的脈沖波形，一般負半周是一個很規(guī)整的矩形波;而正半周，由于輸出脈沖被整流二極管限幅，當開關(guān)電源工作于連續(xù)電流或臨界連續(xù)電流狀態(tài)時，輸出波形基本也是矩形波。因此，整流二極管的輸入電壓uo的正半周幅度與輸出電壓Uo或儲能濾波電容的兩端電壓基本相同。因此，整流二極管的輸入電壓uo的幅值Up與半波平均值Upa以及整流輸出電壓Uo均基本相等。

圖1-20-b)是變壓器鐵芯中磁通量變化的過程，在控制開關(guān)接通期間，變壓器鐵芯被磁化;在控制開關(guān)關(guān)斷期間，變壓器鐵芯被退磁。因此，在Ton期間，變壓器鐵芯中的磁通量是由剩磁S•Br向最大磁通S•Bm方向變化;而在Toff期間，變壓器鐵芯中的磁通量是由最大磁通S•Bm向剩磁S•Br方向變化。

圖1-20-c)，是反激式變壓器開關(guān)電源工作于臨界電流狀態(tài)時，變壓器初、次級線圈的電流波形。圖中，i1為流過變壓器初級線圈中的電流，i2為流過變壓器次級線圈中的電流(虛線所示)，Io是流過負載的電流(虛線所示)。在控制開關(guān)接通期間，變壓器鐵芯被初級線圈電流磁化;在控制開關(guān)關(guān)斷期間，變壓器鐵芯被被次級線圈電流退磁，并向負載輸出電流。從圖1-20-c)還可以看出，流過變壓器初、次級線圈中的電流是可以突跳的。在控制開關(guān)關(guān)斷的一瞬間，流過變壓器初級線圈的電流由最大值跳變到0，而在同一時刻，流過變壓器次級線圈的電流由0跳變到最大值。并且，變壓器初級線圈電流的最大值正好等于變壓器次級線圈電流最大值的n倍(n為變壓器次級電壓與初級電壓比)。

順便指出：(1-110)的結(jié)果，雖然是以開關(guān)電源工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)的條件求得，但對于開關(guān)電源工作于連續(xù)電流狀態(tài)或斷流狀態(tài)也同樣成立，因為，在儲能濾波電容的容量足夠大的情況下，輸出電壓Uo只取決于其峰值電壓Up，而不是取決于其平均值。

當開關(guān)電源工作于電流不連續(xù)狀態(tài)時，即：控制開關(guān)的占空比減小時，(1-100)式中的i(0)和(1-108)式中的i2x均為0 ，并且在控制開關(guān)關(guān)斷期間還沒結(jié)束前，流過變壓器次級線圈的電流就已降到0，這相當于開關(guān)電源輸出電壓和輸出電流都要降低，在此種情況下，開關(guān)電源將會向負載降低功率輸出。

當開關(guān)電源工作于連續(xù)電流狀態(tài)時，即：控制開關(guān)的占空比增大時，(1-100)式中的i(0)不能為0，(1-108)式中的i2x也不能為0 ，這相當于輸出電壓和輸出電流都相應(yīng)增加，在此種情況下，開關(guān)電源將會向負載提供更大的功率輸出。

圖1-21是反激式變壓器開關(guān)電源，工作于電流不連續(xù)狀態(tài)時，整流二極管的輸入電壓uo，負載電流Io和變壓器鐵芯中的磁通，以及變壓器初、次級電流等波形。

圖1-22是反激式變壓器開關(guān)電源，工作于連續(xù)電流狀態(tài)時，整流二極管的輸入電壓uo、負載電流Io和變壓器鐵芯中的磁通，以及變壓器初、次級電流等波形。

由此可知，反激式變壓器開關(guān)穩(wěn)壓電源就是通過改變控制開關(guān)的占空比來調(diào)節(jié)開關(guān)電源的輸出電壓和對儲能濾波電容的充、放電電流來達到穩(wěn)定電壓輸出的。

這里還需特別指出：上面分析全部都是假定開關(guān)電源輸出電壓Uo相對不變情況下的結(jié)果，實際上，當于開關(guān)電源剛開始工作的時候，即：儲能濾波電容剛開始充電的時候，開關(guān)電源輸出電壓Uo也是在變化的，但輸出電壓很快就由某個初始值過渡到某個穩(wěn)定值，然后又由某個初始值(上一個穩(wěn)定值)又過渡到下一個穩(wěn)定值……。因此，我們把開關(guān)電源電路中，電壓或電流由某個初始值過渡到某個穩(wěn)定值的過程，稱為開關(guān)電源電路的過渡過程。