開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)（連載22）反激式變壓器開關(guān)電源電路參數(shù)計(jì)算

1-7-3．反激式變壓器開關(guān)電源電路參數(shù)計(jì)算

反激式變壓器開關(guān)電源電路參數(shù)計(jì)算基本上與正激式變壓器開關(guān)電源電路參數(shù)計(jì)算一樣，主要對(duì)儲(chǔ)能濾波電感、儲(chǔ)能濾波電容，以及開關(guān)電源變壓器的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

1-7-3-1．反激式變壓器開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容參數(shù)的計(jì)算

前面已經(jīng)詳細(xì)分析，儲(chǔ)能濾波電容進(jìn)行充電時(shí)，電容兩端的電壓是按正弦曲線的速率變化，而儲(chǔ)能濾波電容進(jìn)行放電時(shí)，電容兩端的電壓是按指數(shù)曲線的速率變化，但由于電容充、放電的曲率都非常小，所以，把圖1-19反激式變壓器開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容兩端電壓的充、放電波形畫成了鋸齒波，這也相當(dāng)于用曲率的平均值來(lái)取代曲線的曲率，如圖1-26所示。
圖1-26中，uo是變壓器次級(jí)線圈輸出波形，Up是變壓器次級(jí)線圈輸出電壓正半周波形的峰值，Up-是變壓器次級(jí)線圈輸出電壓負(fù)半周波形的峰值，Upa是變壓器次級(jí)線圈輸出電壓波形的半波平均值，uc是儲(chǔ)能濾波電容兩端的電壓波形，Uo是反激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓的平均值，i1是流過(guò)變壓器初級(jí)線圈的電流，i2是流過(guò)變壓器次級(jí)線圈的電流，Io是流過(guò)負(fù)載兩端的平均電流。

從圖1-26可以看出，反激式變壓器開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容充、放電波形與圖1-7反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容充、放電波形（圖1-8-b））基本相同，只是極性正好相反。因此，圖1-19反激式變壓器開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容參數(shù)的計(jì)算方法與圖1-7反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容參數(shù)的計(jì)算方法完全相同。反激式變壓器開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容參數(shù)的計(jì)算，除了參考圖1-7以外，還可以參考前面串聯(lián)式開關(guān)電源或反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源中儲(chǔ)能濾波電容參數(shù)的計(jì)算方法，同時(shí)還可以參考圖1-6中儲(chǔ)能濾波電容C的充、放電過(guò)程。

從圖1-26中可以看出，反激式變壓器開關(guān)電源與反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源中的儲(chǔ)能電感一樣，僅在控制開關(guān)K關(guān)斷期間才產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)向負(fù)載提供能量，因此，即使是在占空比D等于0.5的情況下，儲(chǔ)能濾波電容器充電的時(shí)間與放電的時(shí)間也不相等，電容器充電的時(shí)間小于半個(gè)工作周期，而電容器放電的時(shí)間則大于半個(gè)工作周期，但電容器充、放電的電荷是相等的，即電容器充電時(shí)的電流大于放電時(shí)的電流。

從圖1-26可以看出，反激式變壓器開關(guān)電源，流過(guò)負(fù)載的電流比正激式變壓器開關(guān)電源流過(guò)負(fù)載的電流小一倍，流過(guò)負(fù)載的電流Io只有流過(guò)變壓器次級(jí)線圈最大電流iLm的四分之一。在占空比D等于0.5的情況下，電容器充電的時(shí)間為3T/8 ，電容充電電流的平均值為3iLm/8 ，或3Io/2 ；而電容器放電的時(shí)間為 5T/8，電容放電電流的平均值為0.9 Io。因此有：
ΔQ =(3Io/2 ) ×3T/8 =9IoT/16 —— D = 0.5時(shí) （1-116），式中ΔQ為電容器充電的電荷，Io流過(guò)負(fù)載的平均電流，T為工作周期。電容充電時(shí)，電容兩端的電壓由最小值充到最大值（絕對(duì)值），相應(yīng)的電壓增量為2ΔUc，由此求得電容器兩端的波紋電壓ΔUP-P為：

（1-118）式和（1-119）式，就是計(jì)算反激式變壓器開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容的公式（D = 0.5時(shí)）。式中：Io是流過(guò)負(fù)載電流的平均值，T為開關(guān)工作周期，ΔUP-P為濾波輸出電壓的波紋，或電壓紋波。一般波紋電壓都是取電壓增量的峰-峰值，因此，當(dāng)D = 0.5時(shí)，波紋電壓等于電容器充電的電壓增量，即：ΔUP-P = 2ΔUc 。

同理，（1-118）式和（1-119）式的計(jì)算結(jié)果，只給出了計(jì)算反激式變壓器開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容C的中間值，或平均值，對(duì)于極端情況可以在平均值的計(jì)算結(jié)果上再乘以一個(gè)大于1的系數(shù)。

當(dāng)開關(guān)K工作占空比D小于0.5時(shí)，由于流過(guò)開關(guān)電源變壓器次級(jí)線圈的電流會(huì)不連續(xù)，電容器放電的時(shí)間將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電容器充電的時(shí)間，因此，開關(guān)電源濾波輸出電壓的紋波將顯著增大。另外，開關(guān)電源的負(fù)載一般也不是固定的，當(dāng)負(fù)載電流增大的時(shí)候，開關(guān)電源濾波輸出電壓的紋波也將會(huì)增大。因此，設(shè)計(jì)開關(guān)電源的時(shí)候要留有充分的余量，實(shí)際應(yīng)用中最好按（1-118）式計(jì)算結(jié)果的2倍以上來(lái)選取儲(chǔ)能濾波電容的參數(shù)。