开关电源原理与设计33

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1、开关电源原理与设计(连载三十三)半桥式变压器开关电源时间:2013-12-20來源:作者:.半桥式变压器开关电源半桥式变压器开关电源也属于双激式变压器开关电源,从原理上来说,半桥式变压器开关电源也属于推挽式变压器开关电源,它是多种推挽式变压器开关电源家庭成员之一。在半桥式变压器开关电源中,也是两个控制开关K1和K2轮流交替工作,开关电源在整个工作周期Z内都向负载提供功率输出,因此,英输出电流瞬间响应速度很高,电压输出特性也很好。由于半桥式变压器开关电源的两个开关器件工作电压只有输入电压的一半,因此,半桥式变压器开关电源比较适用于工作电压比较高的场合。1-8-2-1.交流输

2、出半桥式变压器开关电源图1・36是交流输出半桥式变压器开关电源的工作原理图。图中,Ki、K2是两个控制开关,它们工作的吋候,总是一个接通,另一个关断,两个控制开关轮流交替工作;电容器Ci、C2是储能滤波电容,同时也是电源分压电容,它们把电源电压—•分为二;一•个充满电的电容,我们可以把它看成是一个电源,因此,我们可以把电容器Cl、C2看成是两个电源串联对变压器负载供电;T为开关变压器,N1为变压器的初级线圈,N2为变压器的次级线圈,Ui为直流输入电压,R为负载电阻;uo为输出电氐io为流过负载的电流。S1-36从图1-36原理图中可以看出,电容器C1和C2与控制开关K1和

3、K2正好组成—•个电桥的两臂,变压器作为负载被跨接于电桥两臂的中间。但山于电容器C1和C2的参数或电压基本上没有跟随控制开关K1和K2的导通和截止同步变动,并J1在实际应用中为了节省成本,经常只使用一个电容器C1或C2,I大I此,我们把图1-36的电路称为半桥式开关电源电路,或半桥式变压器开关电源。图-36中,电容器Ci、C2首先要被输入电源Ui充电,两个充满电的电容器相当于两个电源串联。当控制开关K1接通时,电容器C1两端的电压被加到变压器初级线圈N1绕纽的a、b两端,电容器Cl将通过变压器初级线圈N1绕纽进行放电;同时,由于互感的作用在变压器次级线圈N2绕组的两端也会

4、输出一个与N1绕组输入电压成正比的电压,并加到负载R的两端,使开关电源输出一个正半周电压。当控制开关K1山接通转为关断吋,控制开关K2则由关断转为接通,电容器C2两端的电压被加到变压器初级线圈N1绕组的b、a两端,电容器C2也将通过变压器初级线圈N1绕纽进行放电;同理,由于电磁感应的作川在变压器次级线圈N2绕组的两端也会输出一个与N1绕纽•输入电压成正比的电压,并加到负载R的两端,使开关电源输出一个负半周电压。山于电容器C1放电电流的方向正好与电容器C2放电电流的方向相反,因此,在变压器次级线圈N2绕组的两端输出电压uo是一个脉冲宽度与控制开关K1(或K2)接通时间对应的

5、方波。由于输入电源Ui宜接与串联电容器C1和C2连接在一起,因此,在任一时刻,当一个电容器在进行放电的时候,另一个电容器就会进行充电,两个电容器充、放电的电荷总是相等。下而我们进一步详细分析半桥式变压器开关电源的工作原理。图1・36屮,输入电源Ui首先对电容器Ci、C2进行充电,当控制开关K1接通时,电容器C1两端的电压被加到变压器初级线圈N1绕组的两端,电容器C1将通过变压器初级线圈N1绕纽进行放电。电流从变压器初级线圈N1绕纽的两端经过,通过电磁感应会在变压器的铁心屮产生磁场,并产生磁力线;同时,在初级线圈N1绕组的两端要产牛自感电动势ei,在次级线圈N2绕纽的两端也

6、会产牛感应电动势e2;感应电动势e2作用于负载R的两端,从而产生负载电流。因此,在初、次级电流的共同作用下,在变压器的铁心中会产生一个由流过变压器初、次级线圈电流产生的合成磁场,这个磁场的大小可用磁力线通量(简称磁通量),即磁力线的数冃①来表示。如果用①1来表示变压器初级线圈N1绕纽•电流产生的磁通量,用0>2来表示变压器次级线圈电流产牛的磁通量,市丁•变压器初、次级线圈电流产牛的磁场方向总是和反,则在控制开关K1接通期间,由流过变压器初、次级线圈电流在变压器铁心屮产牛的合成磁场的总磁通量为:①二①1-0>2——K1接通期间(1-155)其中变压器初级线圈电流产生的磁通①

7、1还可以分成两个部分,一部分用來抵消变压器次级线圈电流产牛的磁通①2,记为O1O,另一部分是山励磁电流产生的磁通,记为△①1。显然O1O=-

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