反激式变压器开关电源的工作原理

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1、[分享]反激式变压器开关电源工作原理反激式变压器开关电源工作原理反激式变压器开关电源工作原理比较简单，输出电压控制范围比较大，因此，在一般电器设备中应用最广泛。1-7-1(反激式变压器开关电源工作原理所谓反激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正好被直流脉冲电压激励时，变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出，而仅在变压器初级线圈的激励电压被关断后才向负载提供功率输出，这种变压器开关电源称为反激式开关电源。图1-19-a是反激式变压器开关电源的简单工作原理图，图1-19-a中，Ui是开关电源的输入电压，T是开关变压器，K是控制开关，C是储能滤波电容，R是负载电阻。图1-19-b是反激式变压器

2、开关电源的电压输出波形。把图1-19-a与图1-16-a进行比较，如果我们把图1-16-a中开关变压器次级线圈的同名端对调一下，原来变压器输出电压的正、负极性就会完全颠倒过来，图1-19-b所示的电压输出波形基本上就是从图1-16-b的波形颠倒过来的。不过，因为图1-16-b的波形对应的是纯电阻负载，而图1-19-b的负载是一个储能滤波电容和一个电阻并联。由于储能滤波电容的容量很大，其两端电压基本不变，变压器次级线圈输出电压uo相当于被整流二极管和输出电压Uo进行限幅，因此，图1-16-b中输出电压uo的脉冲尖峰完全被削除，被限幅后的剩余电压幅值正好等于输出电压Uo的最大值Up，同时也等于变压

3、器次级线圈输出电压uo的半波平均值Upa。下面我们来详细分析反激式变压器开关电源的工作过程(参考图1-20)。图1-19-a中，在控制开关K接通的Ton期间，输入电源Ui对变压器初级线圈N1绕组加电，初级线圈N1绕组有电流i1流过，在N1两端产生自感电动势的同时，在变压器次级线圈N2绕组的两端也同时产生感应电动势，但由于整流二极管的作用，没有产生回路电流。相当于变压器次级线圈开路，变压器次级线圈相当于一个电感。因此，流过变压器初级线圈N1绕组的电流就是变压器的励磁电流，变压器初级线圈N1绕组两端产生自感电动势可由下式表示:或上式中，e1为变压器初级线圈N1绕组产生的自感电动势，L1是变压器初级

4、线圈N1绕组的电感，N1为变压器初级线圈N1绕组线圈绕组的匝数，为变压器铁心中的磁通。对(1-98)和(1-99)式进行积分，由此可求得:上式中，i1是流过变压器初级线圈N1绕组的电流，为变压器铁心中的磁通;i1(0)为变压器初级线圈中的初始电流，即:控制开关刚接通瞬间流过变压器初级线圈N1绕组的电流;(0)为初始磁通，即:控制开关刚接通瞬间变压器铁心中的磁通。当开关电源工作于输出临界连续电流状态时，这里的i1(0)正好0，而(0)正好等于剩磁通S•Br。当控制开关K将要关断，且开关电源工作于输出电流临界连续状态时，i1和均达到最大值:(1-102)、(1-103)式中，i1m为流过变压器初级

5、线圈N1绕组的最大电流，即:控制开关关断瞬间前流过变压器初级线圈N1绕组的电流;为变压器铁心中的最大磁通，即:控制开关关断瞬间前变压器铁心中的磁通，S为变压器铁心导磁面积，Br为剩余磁感应强度，Bm为最大磁感应强度。当控制开关K由接通突然转为关断瞬间，流过变压器初级线圈的电流i1突然为0，这意味着变压器铁心中的磁通也要产生突变，这是不可能的，如果变压器铁心中的磁通产生突变，变压器初、次级线圈回路就会产生无限高的反电动势，反电动势又会产生无限大的电流，而电流又会抵制磁通的变化，因此，变压器铁心中的磁通变化最终还是要受到变压器初、次级线圈中的电流来约束的。因此，在控制开关K关断的Toff期间，变压

6、器铁心中的磁通主要由变压器次级线圈回路中的电流来决定，即:或上式中，e2为变压器次级线圈N2绕组产生的感电动势，L2是变压器次级线圈N2绕组的电感，N2为变压器初级线圈N2绕组线圈绕组的匝数，为变压器铁心中的磁通，uo为变压器次级线圈N2绕组的输出电压。由于反激式变压器开关电源的变压器次级线圈N2绕组的输出电压都经过整流滤波，而滤波电容与负载电阻的时间常数非常大，因此，整流滤波输出电压Uo基本就等于uo的幅值Up。对(1-104)和(1-105)式进行积分，并把uo用Uo代之，即可求得:式中，i2是流过变压器次级线圈N2绕组的电流，为变压器铁心中的磁通;i2(0)为变压器次级线圈N2绕组的初始

7、电流，(0)为初始磁通。实际上，i2(0)正好等于控制开关刚断开瞬间流过变压器初级线圈N1绕组的电流被折算到次级绕组回路的电流，即:i2(0)=i1m/n;而(0)正好等于控制开关刚断开瞬间变压器铁心中的磁通，即:(0)=S•Bm。当控制开关K将要关断时，i2和均达到最小值。即:(1-108)式中，n为变压器次级线圈与初级线圈的匝数比。当开关电源工作于电流临界连续工作状态时，(1-108)式中的i