開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)（連載43）全橋式變壓器開關(guān)電源

這里還需指出，（1-182）式和（1-183）式列出的計(jì)算結(jié)果，并沒有考慮控制開關(guān)K1和K4或K2和K3關(guān)斷瞬間，勵(lì)磁電流存儲(chǔ)的能量產(chǎn)生反電動(dòng)勢的影響。當(dāng)控制開關(guān)K1和K4或K2和K3關(guān)斷瞬間，流過開關(guān)變壓器初級(jí)線圈的勵(lì)磁電流由最大值突然下降為零，使開關(guān)變壓器鐵心中的磁通量也要跟著產(chǎn)生變化；即：開關(guān)變壓器的初、次級(jí)線圈中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，這種感應(yīng)電動(dòng)勢是勵(lì)磁電流存儲(chǔ)于關(guān)變壓器鐵心中的磁能量產(chǎn)生的；這種感應(yīng)電動(dòng)勢對于變壓器次級(jí)線圈電壓輸出繞組來說，屬于反激式輸出。即：全橋式變壓器開關(guān)電源同時(shí)存在正、反激電壓輸出。

反激式電壓產(chǎn)生的原因是因?yàn)镵1和K4或K2和K3接通瞬間變壓器初級(jí)或次級(jí)線圈中的電流初始值不等于零，或磁通的初始值不等于零。實(shí)際上，全橋式變壓器開關(guān)電源的反激式輸出電壓部分是不能忽略的。全橋式變壓器開關(guān)電源變壓器次級(jí)線圈的輸出電壓應(yīng)該同時(shí)包括兩部分，正激輸出電壓和反激輸出電壓。

因此，圖1-47中，當(dāng)控制開關(guān)K1和K4關(guān)斷，K2和K3接通瞬間，開關(guān)變壓器次級(jí)線圈輸出電壓應(yīng)該等于正激電壓與反激電壓之和。正激電壓的計(jì)算可由（1-182）式和（1-183）式給出，反激電壓的計(jì)算可由（1-67）或（1-68）式給出。關(guān)于純電阻負(fù)載反激式輸出電壓的計(jì)算，請參考前面《1-5-1．單激式變壓器開關(guān)電源的工作原理》章節(jié)中的相關(guān)內(nèi)容分析，這里不再贅述。
根據(jù)（1-67）式

上式中，[uo] 表示開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N2繞組輸出的反激式電壓，[i2] 表示開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N2繞組輸出反激式電壓對負(fù)載R產(chǎn)生的電流。

另外根據(jù)（1-183）式求得的結(jié)果，開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N2繞組產(chǎn)生的正激式輸出電壓為：

（uo）=－ne1= －nUi —— K2和K3接通期間 （1-185）

上面兩式中，[uo] 表示開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N2繞組產(chǎn)生的反激式輸出電壓，（uo）表示開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N2繞組產(chǎn)生的正激式輸出電壓。

因此，開關(guān)變壓器次級(jí)線圈輸出電壓uo等于正激電壓（uo）與反激電壓[uo]之和，即：

從（1-187）式可以看出，在控制開關(guān)K1和K4關(guān)斷瞬間，當(dāng)變壓器次級(jí)線圈回路負(fù)載開路，或負(fù)載很輕的時(shí)候，變壓器次級(jí)線圈回路會(huì)產(chǎn)生非常高的反電動(dòng)勢。

但在實(shí)際應(yīng)用中，并不完全是這樣。因?yàn)?，?dāng)控制開關(guān)K1和K4關(guān)斷瞬間，控制開關(guān)K2和K3也會(huì)同時(shí)接通，此時(shí)開關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組同時(shí)也被接到另一個(gè)電路中，即：原來電源Ui是通過K1和K4把電壓加到開關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組a、b的兩端，對開關(guān)變壓器進(jìn)行供電；當(dāng)K2和K3接通后，電源Ui則通過K2和K3把電壓加到開關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組b、a的兩端，開關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組產(chǎn)生的反電動(dòng)勢首先要通過K2和K3對電源Ui進(jìn)行供電，然后電源Ui才通過初級(jí)線圈N1繞組b、a的兩端對關(guān)變壓器進(jìn)行供電。

這樣，就相當(dāng)于通過控制開關(guān)K2和K3與K1和K4不停地對開關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組進(jìn)行換相的同時(shí)，電源在開始對變壓器供電的時(shí)候，也對反電動(dòng)勢進(jìn)行限幅。因此，變壓器次級(jí)線圈N2繞組輸出電壓uo中的反激式輸出電壓 [uo]，并不會(huì)像（1-186）和（1-187）算式所表達(dá)的結(jié)果那么高。

另外，全橋式變壓器開關(guān)電源與其它雙激式開關(guān)電源一樣，在設(shè)計(jì)的時(shí)候一般都把開關(guān)變壓器的伏秒容量取得很大，勵(lì)磁電流取得很小，反電動(dòng)勢（反激輸出電壓）的半波平均值還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于正激電壓的半波平均值。因此，反電動(dòng)勢電壓的幅度可能很高，但能量不會(huì)很大，即：反電動(dòng)勢脈沖的寬度很窄。

所以，（1-186）和（1-187）式所表示的結(jié)果，可看成是全橋式變壓器開關(guān)電源在輸出電壓中含有毛刺（輸出噪音）的表達(dá)式。

根據(jù)上面分析，在一般情況下，全橋式變壓器開關(guān)電源的輸出電壓uo，主要還是由（1-181）、（1-182）、（1-183）等式來決定。即：全橋式變壓器開關(guān)電源的輸出電壓uo，主要由開關(guān)電源變壓器次級(jí)線圈N2繞組輸出的正激電壓來決定。

在實(shí)際應(yīng)用中，為了防止變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢把開關(guān)器件擊穿，降低開關(guān)器件半導(dǎo)通狀態(tài)期間的損耗和全橋式變壓器開關(guān)電源輸出電壓波形的反沖幅度，一般可在圖1-47中4個(gè)控制開關(guān)，每個(gè)控制開關(guān)的兩端都并聯(lián)一個(gè)阻尼二極管，請參考圖1-29和圖1-38以及相關(guān)說明。全橋式變壓器開關(guān)電源的交流輸出波形與推挽式變壓器開關(guān)電源以及半橋式變壓器開關(guān)電源的交流輸出波形也基本相同，請參考圖1-28和圖1-37，以及相關(guān)說明。