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

作者: 時間:2011-02-28 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1-7-3.反激式變壓器開關(guān)電源電路參數(shù)計算

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

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

前面已經(jīng)詳細(xì)分析,儲能濾波電容進(jìn)行充電時,電容兩端的電壓是按正弦曲線的速率變化,而儲能濾波電容進(jìn)行放電時,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取代曲線的曲率,如圖1-26所示。
圖1-26中,uo是變壓器次級線圈輸出波形,Up是變壓器次級線圈輸出電壓正半周波形的峰值,Up-是變壓器次級線圈輸出電壓負(fù)半周波形的峰值,Upa是變壓器次級線圈輸出電壓波形的半波平均值,uc是儲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是流過變壓器初級線圈的電流,i2是流過變壓器次級線圈的電流,Io是流過負(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)電源儲能濾波電容參數(shù)的計算方法與圖1-7反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源儲能濾波電容參數(shù)的計算方法完全相同。反激式變壓器開關(guān)電源儲能濾波電容參數(shù)的計算,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)電源中儲能濾波電容參數(shù)的計算方法,同時還可以參考圖1-6中儲能濾波電容C的充、放電過程。

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)生反電動勢向負(fù)載提供能量,因此,即使是在占空比D等于0.5的情況下,儲能濾波電容器充電的時間與放電的時間也不相等,電容器充電的時間小于半個工作周期,而電容器放電的時間則大于半個工作周期,但電容器充、放電的電荷是相等的,即電容器充電時的電流大于放電時的電流。

從圖1-26可以看出,反激式變壓器開關(guān)電源,流過負(fù)載的電流比正激式變壓器開關(guān)電源流過負(fù)載的電流小一倍,流過負(fù)載的電流Io只有流過變壓器次級線圈最大電流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 (1-116),式中ΔQ為電容器充電的電荷,Io流過負(fù)載的平均電流,T為工作周期。電容充電時,電容兩端的電壓由最小值充到最大值(絕對值),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,就是計算反激式變壓器開關(guān)電源儲能濾波電容的公式(D = 0.5時)。式中:Io是流過負(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,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)式的計算結(jié)果,只給出了計算反激式變壓器開關(guān)電源儲能濾波電容C的中間值,或平均值,對于極端情況可以在平均值的計算結(jié)果上再乘以一個大于1的系數(shù)。

當(dāng)開關(guān)K工作占空比D小于0.5時,由于流過開關(guān)電源變壓器次級線圈的電流會不連續(xù),電容器放電的時間將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電容器充電的時間,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)載電流增大的時候,開關(guān)電源濾波輸出電壓的紋波也將會增大。因此,設(shè)計開關(guān)電源的時候要留有充分的余量,實(shí)際應(yīng)用中最好按(1-118)式計算結(jié)果的2倍以上來選取儲能濾波電容的參數(shù)。



關(guān)鍵詞: 開關(guān)電源/反激式

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