開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)（連載17）

1-6-3-2-2．變壓器初、次級(jí)線圈匝數(shù)比的計(jì)算

正激式開關(guān)電源輸出電壓一般是脈動(dòng)直流的平均值，而脈動(dòng)直流的平均值與控制開關(guān)的占空比有關(guān)，因此，在計(jì)算正激式開關(guān)電源變壓器初、次級(jí)線圈的匝數(shù)比之前，首先要確定控制開關(guān)的占空比D，把占空比D確定之后，根據(jù)（1-77）式就可以計(jì)算出正激式開關(guān)電源變壓器的初、次級(jí)線圈的匝數(shù)比：

Uo = Ua =nUi× Ton/T = Upa×D —— 整個(gè)周期 （1-77）

由（1-77）可以求得：

n=Uo/Ui*T —— 變壓器匝數(shù)比 （1-97）

上式中，n為正激式開關(guān)電源變壓器次級(jí)線圈與初級(jí)線圈的匝數(shù)比，即：n = N2/N1 ；Uo為輸出直流電壓，Ui為變壓器初級(jí)輸入電壓，D為控制開關(guān)的占空比。

在正常輸出負(fù)載的情況下，正激式開關(guān)電源控制開關(guān)的占空比D最好取值為0.5左右。這樣，當(dāng)負(fù)載比較輕的時(shí)候，占空比D會(huì)小于0.5，雖然儲(chǔ)能濾波電感會(huì)出現(xiàn)斷流，儲(chǔ)能濾波電容充電時(shí)間縮短，放電時(shí)間增加，但由于輸出電流比較小，儲(chǔ)能濾波電容充、放電的電流也很小，所以在電容兩端產(chǎn)生的電壓紋波不會(huì)增大，反而減?。划?dāng)輸出負(fù)載比較重的時(shí)候，控制開關(guān)的占空比D會(huì)大于0.5，此時(shí)流過(guò)儲(chǔ)能濾波電感的電流為連續(xù)電流，輸出電流增大，儲(chǔ)能濾波電容充電的時(shí)間增加，放電的時(shí)間縮短，因此，電容兩端產(chǎn)生的電壓紋波也不會(huì)增大很多。

因此，如果正激式開關(guān)電源電路中的儲(chǔ)能濾波電感和儲(chǔ)能濾波電容充電以及控制開關(guān)占空比，三者取得合適，輸出電壓紋波會(huì)很小。正激式開關(guān)電源變壓器次級(jí)反電動(dòng)勢(shì)能量吸收反饋線圈N3繞組與初線圈N1繞組的匝數(shù)比n一般為1 ：1 ，即：N3/N1 = 1。如果n大于1，反饋線圈N3繞組與整流二極管D3的限幅保護(hù)作用就會(huì)增強(qiáng)，但流過(guò)反饋線圈N3繞組和整流二極管D3的電流也會(huì)增大，從而會(huì)增加損耗；如果n小于1，反饋線圈N3繞組與整流二極管D3的限幅保護(hù)作用就會(huì)減弱，尖峰脈沖很容易把電源開關(guān)管擊穿。

正激式開關(guān)電源變壓器次級(jí)反電動(dòng)勢(shì)能量吸收反饋線圈N3繞組匝數(shù)的計(jì)算與限幅穩(wěn)壓二極管的計(jì)算方法是很相似的，不過(guò)線圈匝數(shù)與穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓正好相反，擊穿電壓取得越高限幅保護(hù)的作用反而越弱。

這里順便提一下，變壓器線圈漆包線的電流密度一般取每平方毫米為2~3安培比較合適。當(dāng)開關(guān)電源的工作頻率取得很高時(shí)，電流密度最好取得小一些，或者用多股線代替單股線，以免電流在導(dǎo)體中產(chǎn)生趨膚效應(yīng)，增大損耗使導(dǎo)線發(fā)熱。另外，目前繞制變壓器使用的漆包線大部分都不是純銅線，因此電阻率相對(duì)比較大，把這些因素一起考慮，電流密度更不能取高。