漏感與分布電容對輸出波形的影響

漏感與分布電容對輸出波形的影響

開關(guān)電源變壓器一般可以等效成圖2-43所示電路。在圖2-43中，Ls為漏感，也可稱為分布電感，Cs為分布電容， 為勵磁電感，R為等效負(fù)載電阻。其中分布電容Cs還應(yīng)該包括次級線圈等效到初級線圈一側(cè)的分布電容，即次級線圈的分布電容也可以等效到初級線圈回路中。

圖2-43 開關(guān)電源變壓器等效電路

設(shè)次級線圈的分布電容為C2，等效到初級線圈后的分布電容為C1，則有下面關(guān)系式：

上式中， Wc2為次級線圈分布電容C2存儲的能量， Wc1為C2等效到初級線圈后的分布電容C1存儲的能量;U1、U2分別為初、次級線圈的電壓，U2 = nU1，n = N2/N1為變壓比，N1 、N2分別為初、次級線圈的匝數(shù)。由此可以求得C1為：

C1 = n2C2 (2-121)

(2-120)式不但可以用于對初、次級線圈分布電容等效電路的換算，同樣可以用于對初、次級線圈電路中其它電容等效電路的換算。所以，C2亦可以是次級線圈電路中的任意電容，C1為C2等效到初級線圈電路中的電容。

由此可以求得圖2-43中，變壓器的總分布電容Cs為：

Cs = Cs1 + C1 = Cs1 +n2C2 (2-122)

(2-122)式中，Cs為變壓器的總分布電容，Cs1為變壓器初級線圈的分布電容;C1為次級線圈電路中總電容C2(包括分布電容與電路中的電容)等效到初級線圈電路中的電容;n = N2/N1為變壓比。

圖2-43開關(guān)變壓器的等效電路與一般變壓器的等效電路，雖然看起來基本沒有區(qū)別，但開關(guān)變壓器的等效電路一般是不能用穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)行分析的;即：圖2-43中的等效負(fù)載電阻不是一個固定參數(shù)，它會隨著開關(guān)電源的工作狀態(tài)不斷改變。例如，在反激式開關(guān)電源中，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，開關(guān)變壓器是沒有功率輸出的，即負(fù)載電阻R等于無限大;而對于正激式開關(guān)電源，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，開關(guān)變壓器是有功率輸出的，即負(fù)載電阻R既不等于無限大，也不等于0 。因此，分布電感與分布電容對正激式開關(guān)電源和反激式開關(guān)電源工作的影響是不一樣的。

圖2-44和圖2-45分別是開關(guān)電源變壓器與電源開關(guān)管連接時的工作原理圖和各點(diǎn)工作電壓的波形圖。在圖2-44中，當(dāng)開關(guān)管Q1導(dǎo)通時，無論是對正激式開關(guān)電源或反激式開關(guān)電源，分布電感Ls都會對流過開關(guān)管Q1的電流Id起到限制作用，即降低Id的電流上升率，這對保護(hù)開關(guān)管是有好處的;因?yàn)?，開關(guān)管剛導(dǎo)通的時候，電流在管芯內(nèi)部是以擴(kuò)散的形式由一個點(diǎn)向整個面擴(kuò)散的，如果電流上升率太大，很容易使開關(guān)管因局部面積電流密度過大造成損傷。

分布電感Ls和分布電容Cs可以看成是一個串聯(lián)振蕩回路，當(dāng)開關(guān)管Q1開始導(dǎo)通的時候，輸入脈沖電壓的上升率大于串聯(lián)振蕩回路自由振蕩電壓的上升率，因此，振蕩回路開始吸收能量，輸入電壓對Ls和Cs進(jìn)行充電，此時，振蕩回路會抑制輸入電流上升率的增長;當(dāng)開關(guān)管Q1完全導(dǎo)通以后，脈沖進(jìn)入平頂階段，相當(dāng)于輸入脈沖電壓的上升率為0，此時，輸入脈沖電壓的上升率小于串聯(lián)振蕩回路自由振蕩電壓的上升率，因此，振蕩回路開始釋放能量，振蕩回路產(chǎn)生阻尼振蕩。

當(dāng)開關(guān)管Q1導(dǎo)通過后，開關(guān)管開始關(guān)斷，相當(dāng)于輸入脈沖電壓的上升率為負(fù)，脈沖進(jìn)入反沖階段，此時，輸入脈沖電壓的上升率小于串聯(lián)振蕩回路自由振蕩電壓的上升率，因此，振蕩回路又開始再次釋放能量，振蕩回路再次產(chǎn)生阻尼振蕩。