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反激式變壓器開關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)

出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2017-01-03 14:13:09

  1-7-4.反激式變壓器開關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)
  前面已經(jīng)對(duì)正激式變壓器開關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析。為了表征各種電壓或電流波形的好壞,一般都是拿電壓或電流的幅值、平均值、有效值、諧波等參量互相進(jìn)行比較。在開關(guān)電源之中,電壓或電流的幅值和平均值直觀,因此,我們用電壓或電流的幅值與其平均值之比,稱為脈動(dòng)系數(shù)S;或用電壓或電流的有效值與其平均值之比,稱為波形系數(shù)K。
  電壓和電流的脈動(dòng)系數(shù)Sv、Si以及波形系數(shù)Kv、Ki分別表示為:
  Sv = Up/Ua —— 電壓脈動(dòng)系數(shù) (1-84)
  Si =Im/Ia —— 電流脈動(dòng)系數(shù) (1-85)
  Kv = Ud/Ua —— 電壓波形系數(shù) (1-86)
  Ki =Id/Ia —— 電流波形系數(shù) (1-87)
  上面4式中,Sv、Si、Kv、Ki分別表示:電壓和電流的脈動(dòng)系數(shù)S,和電壓和電流的波形系數(shù)K,在一般可以分清楚的情況下一般都只寫字母大寫S或K。脈動(dòng)系數(shù)S和波形系數(shù)K都是表征電壓或者電流好壞的指標(biāo),S和K的值,顯然是越小越好。S和K的值越小,表示輸出電壓和電流越穩(wěn)定,產(chǎn)生EMI干擾也越小。
  反激式開關(guān)電源在控制開關(guān)接通期間不向負(fù)載提供功率輸出,僅在控制開關(guān)關(guān)斷期間才把存儲(chǔ)能量轉(zhuǎn)化成反電動(dòng)勢(shì)向負(fù)載提供輸出;當(dāng)控制開關(guān)的占空比為0.5時(shí),變壓器次級(jí)線圈輸出電壓的平均值Ua約等于電壓值Up(用半波平均值Upa代之)的二分之一;而流過負(fù)載的電流Io(平均電流)正好等于流過變壓器次級(jí)線圈電流的四分之一。
  由(1-84)、(1-85)式可求得,當(dāng)反激式開關(guān)電源當(dāng)控制開關(guān)的占空比為0.5時(shí),電壓脈動(dòng)系數(shù)Sv約等于2或大于2,而電流脈動(dòng)系數(shù)Si約等于4。反激式開關(guān)電源的電壓脈動(dòng)系數(shù)與正激式變壓器開關(guān)電源的電壓脈動(dòng)系數(shù)基本相同,但電流脈動(dòng)系數(shù)比正激式變壓器開關(guān)電源的電流脈動(dòng)系數(shù)大兩倍。由此可知,反激式開關(guān)電源的電壓和電流輸出特性要比正激式變壓器開關(guān)電源差。特別是,反激式開關(guān)電源使用的時(shí)候,為了防止電源開關(guān)管過壓擊,其占空比一般都取得小于0.5,此時(shí),流過變壓器次級(jí)線圈的電流會(huì)出現(xiàn)斷流,電壓和電流的脈動(dòng)系數(shù)都會(huì)增加,其電壓和電流的輸出特性將變得更差。
  由于反激式開關(guān)電源僅在控制開關(guān)關(guān)斷期間才向負(fù)載提供能量輸出,當(dāng)負(fù)載電流出現(xiàn)變化時(shí),開關(guān)電源不能立刻對(duì)輸出電壓或電流產(chǎn)生反應(yīng),而需要等到下個(gè)工作周期時(shí),通過輸出電壓取樣和調(diào)寬控制電路的作用,開關(guān)電源才開始對(duì)已經(jīng)過去了的事件進(jìn)行反應(yīng)(即改變占空比),因此,反激式開關(guān)電源輸出電壓的瞬態(tài)控制特性相對(duì)來說比較差。有時(shí),當(dāng)負(fù)載電流變化的頻率或相位正好與取樣、調(diào)寬控制電路輸出電壓的延時(shí)特性在相位保持一致的時(shí)候,反激式開關(guān)電源輸出電壓可能會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)。這種情況在電視機(jī)開關(guān)電源中容易出現(xiàn)。
  反激式開關(guān)電源變壓器的鐵心一般都需要留一定的氣隙,一方面是為了防止變壓器的鐵心因流過變壓器初級(jí)線圈的電流過大,容易產(chǎn)生磁飽和;另一方面是因?yàn)樽儔浩鞯妮敵龉β蚀笮?,需要通過調(diào)整變壓器鐵心的氣隙和初級(jí)線圈的匝數(shù),來調(diào)整變壓器初級(jí)線圈的電感量大小。因此,反激式開關(guān)電源變壓器初、次級(jí)線圈的漏感都比較大,從而會(huì)降低開關(guān)電源變壓器的工作效率,并且漏感還會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì),容易把開關(guān)器件擊穿。
  反激式變壓器開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是電路比較簡單,比正反激式變壓器開關(guān)電源少用一個(gè)大儲(chǔ)能濾波電感,以及一個(gè)續(xù)流二極管,因此,反激式變壓器開關(guān)電源的體積要比正激式變壓器開關(guān)電源的體積小,且成本也要降低。此外,反激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓受占空比的調(diào)制幅度,相對(duì)于正激式變壓器開關(guān)電源來說要高很多,這個(gè)從(1-77)式和(1-78)式或(1-110)式的對(duì)比就很明顯可以看出來。因此,反激式變壓器開關(guān)電源要求調(diào)控占空比的誤差信號(hào)幅度比較低,誤差信號(hào)放大器的增益和動(dòng)態(tài)范圍也比較小。由于這些優(yōu)點(diǎn),目前,反激式變壓器開關(guān)電源在家電領(lǐng)域中還是被廣泛使用。
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