詳細(xì)解析開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)

來源：互聯(lián)網(wǎng)  作者：佚名2014年09月02日 10:38

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[導(dǎo)讀] 為了表征各種電壓或電流波形的好壞，一般都是拿電壓或電流的幅值、平均值、有效值、一次諧波等參量互相進(jìn)行比較。

關(guān)鍵詞：開關(guān)電源

　　為了表征各種電壓或電流波形的好壞，一般都是拿電壓或電流的幅值、平均值、有效值、一次諧波等參量互相進(jìn)行比較。在開關(guān)電源之中，電壓或電流的幅值和 平均值最直觀，因此，我們用電壓或電流的幅值與其平均值之比，稱為脈動(dòng)系數(shù)S;也有人用電壓或電流的有效值與其平均值之比，稱為波形系數(shù)K。

　　因此，電壓和電流的脈動(dòng)系數(shù)Sv、Si以及波形系數(shù)Kv、Ki分別表示為：

　　Sv = Up/Ua —— 電壓脈動(dòng)系數(shù) （1-84）

　　Si = Im/Ia —— 電流脈動(dòng)系數(shù) （1-85）

　　Kv =Ud/Ua —— 電壓波形系數(shù) （1-86）

　　Ki = Id/Ia —— 電流波形系數(shù) （1-87）

　　上面4式中，Sv、Si、Kv、Ki分別表示：電壓和電流的脈動(dòng)系數(shù)S，和電壓和電流的波形系數(shù)K，在一般可以分清楚的情況下一般都只寫字母大寫S或 K。脈動(dòng)系數(shù)S和波形系數(shù)K都是表征電壓或者電流好壞的指標(biāo)，S和K的值，顯然是越小越好。S和K的值越小，表示輸出電壓和電流越穩(wěn)定，電壓和電流的紋波 也越小。

　　反激式開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

　　1 反激式開關(guān)電源的電壓和電流的輸出特性要比正激式開關(guān)電源的差。

　　反激式開關(guān)電源在控制開關(guān)接通期間不向負(fù)載提供功率輸出，僅在控制開關(guān)關(guān)斷期間才把存儲(chǔ)能量轉(zhuǎn)化為反電動(dòng)勢(shì)向負(fù)載提供輸出，但控制開關(guān)的占空比為 0.5時(shí)，變壓器次級(jí)線圈輸出的電壓的平均值約等于電壓最大值的的二分之一，而流過負(fù)載的電流正好等于變壓器次級(jí)線圈最大電流的四分之一。即電壓脈動(dòng)系數(shù) 等于2，電流脈動(dòng)系數(shù)等于4。反激式開關(guān)電源的電壓脈動(dòng)系數(shù)，和正激式開關(guān)電源的脈動(dòng)系數(shù)基本相同，但是電流的脈動(dòng)系數(shù)是正激式開關(guān)電源的電流脈動(dòng)系數(shù)的 兩倍。由此可知，反激式開關(guān)電源的電壓和電流的輸出特性要比正激式開關(guān)電源的差。特別是，反激式開關(guān)電源使用的時(shí)候，為了防止電源開關(guān)管過壓擊，起占空比 一般都小于0.5，此時(shí)，流過變壓器次級(jí)線圈的電流會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)，電壓和電流的脈動(dòng)系數(shù)都會(huì)增加，其電壓和電流的輸出特性將會(huì)變得更差。

　　2 反激式開關(guān)電源的瞬態(tài)控制特性相對(duì)來說比較差。

　　由于反激式開關(guān)電源僅在開關(guān)關(guān)斷期間才向負(fù)載提供能量輸出，當(dāng)負(fù)載電流出現(xiàn)變化時(shí)，開關(guān)電源不能立即對(duì)輸出電壓或電流產(chǎn)生反應(yīng)，而需要等到下一個(gè)周期 事，通過輸出電壓取樣和調(diào)寬控制電路的作用，開關(guān)電源才開始對(duì)已經(jīng)過去了的事情進(jìn)行反應(yīng)，即改變占空比，因此，反激式開關(guān)電源的瞬態(tài)控制特性相對(duì)來說比較 差。有時(shí)，當(dāng)負(fù)載電流變化的頻率和相位與取樣、調(diào)寬控制電路輸出的電壓的延時(shí)特性在相位保持一致的時(shí)候，反激式開關(guān)電源輸出電壓可能會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，這種情況 在電視機(jī)的開關(guān)電源中最容易出現(xiàn)。

　　3 反激式開關(guān)電源變壓器初級(jí)和次級(jí)線圈的漏感都比較大，開關(guān)電源變壓器的工作效率低。

　　反激式開關(guān)電源變壓器的鐵芯一般需要留一定的氣隙，一方面是為了防止變壓器的鐵芯因流過變壓器的初級(jí)線圈的電流過大，容易產(chǎn)生磁飽和。另一方面是因?yàn)?變壓器的輸出功率小，需要通過調(diào)整電壓器的氣隙和初級(jí)線圈的匝數(shù)，來調(diào)整變壓器初級(jí)線圈的電感量的大小。因此，反激式開關(guān)電源變壓器初級(jí)和次級(jí)線圈的漏感 都比較大，從而會(huì)降低開關(guān)電源變壓器的工作效率，并且漏感還會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，容易把開關(guān)管擊穿。

　　4 反激式開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是電路比較簡單，體積比較小，反激式開關(guān)電源輸出電壓受占空比的調(diào)制幅度，相對(duì)于正激式開關(guān)電源來要高很多。

　　反激式開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是電路比較簡單，比正激式開關(guān)電源少用了一個(gè)大的儲(chǔ)能濾波電感，以及一個(gè)續(xù)流二極管，一次，反激式開關(guān)電源的體積要比正激式開關(guān) 電源的體積小，且成本也要低。此外，反激式開關(guān)電源輸出電壓受占空比的調(diào)制幅度，相對(duì)于正激式開關(guān)電源來要高很多，因此，反激式開關(guān)電源要求調(diào)控占空比的 誤差信號(hào)幅度要比較低，誤差信號(hào)放大器的增益和動(dòng)態(tài)范圍也要較小。由于這些優(yōu)點(diǎn)，目前，反激式開關(guān)電源在家電領(lǐng)域中還是被廣泛的應(yīng)用。

　　5 反激式開關(guān)電源多用于功率較小的場(chǎng)合或是多路輸出的場(chǎng)合。

　　6 反激式開關(guān)電源不需要加磁復(fù)位繞組。

　　在反激式開關(guān)電源中，在開關(guān)管關(guān)斷的時(shí)候，反激式變換器的變壓器儲(chǔ)能向負(fù)載釋放，磁芯自然復(fù)位，不需要加磁復(fù)位措施。

　　7.在反激式開關(guān)電源中，電壓器既具有儲(chǔ)能的功能，有具有變壓和隔離的功能。

　　正激式開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

　　1 正激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓的瞬態(tài)控制特性相對(duì)來說比較好。

　　正激式變壓器開關(guān)電源正好是在變壓器的初級(jí)線圈被直流電壓激勵(lì)時(shí)，變壓器的次級(jí)線圈向負(fù)載提供功率輸出，并且輸出電壓的幅度是基本穩(wěn)定的，此時(shí)盡管輸 出功率不停地變化，但輸出電壓的幅度基本還是不變，這說明正激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓的瞬態(tài)控制特性相對(duì)來說比較好;只有在控制開關(guān)處于關(guān)斷期間，功率 輸出才全部由儲(chǔ)能電感和儲(chǔ)能電容兩者同時(shí)提供，此時(shí)輸出電壓雖然受負(fù)載電流的影響，但如果儲(chǔ)能電容的容量取得比較大，負(fù)載電流對(duì)輸出電壓的影響也很小。

　　2 正激式變壓器開關(guān)電源負(fù)載能力相對(duì)來說比較強(qiáng)。

　　由于正激式變壓器開關(guān)電源一般都是選取變壓器輸出電壓的一周平均值，儲(chǔ)能電感在控制開關(guān)接通和關(guān)斷期間都向負(fù)載提供電流輸出，因此，正激式變壓器開關(guān) 電源的負(fù)載能力相對(duì)來說比較強(qiáng)，輸出電壓的紋波比較小。如果要求正激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓有較大的調(diào)整率，在正常負(fù)載的情況下，控制開關(guān)的占空比最好 選取在0.5左右，或稍大于0.5，此時(shí)流過儲(chǔ)能濾波電感的電流才是連續(xù)電流。當(dāng)流過儲(chǔ)能濾波電感的電流為連續(xù)電流時(shí)，負(fù)載能力相對(duì)來說比較強(qiáng)。

　　3正激式變壓器開關(guān)電源的電壓和電流輸出特性要比反激式變壓器開關(guān)電源好很多。

　　當(dāng)控制開關(guān)的占空比為0.5時(shí)，正激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓uo的幅值正好等于電壓平均值Ua的兩倍，流過濾波儲(chǔ)能電感電流的最大值Im也正好是平 均電流Io（輸出電流）的兩倍，因此，正激式變壓器開關(guān)電源的電壓和電流的脈動(dòng)系數(shù)S都約等于2，而與反激式變壓器開關(guān)電源的電壓和電流的脈動(dòng)系數(shù)S相 比，差不多小一倍，說明正激式變壓器開關(guān)電源的電壓和電流輸出特性要比反激式變壓器開關(guān)電源好很多。

　　4正激式開關(guān)電源比反激式變壓器開關(guān)電源多用一個(gè)大儲(chǔ)能濾波電感，以及一個(gè)續(xù)流二極管。

　　正激式變壓器開關(guān)電源的缺點(diǎn)也是非常明顯的。其中一個(gè)是電路比反激式變壓器開關(guān)電源多用一個(gè)大儲(chǔ)能濾波電感，以及一個(gè)續(xù)流二極管。此外，正激式變壓器 開關(guān)電源輸出電壓受占空比的調(diào)制幅度，相對(duì)于反激式變壓器開關(guān)電源來說要低很多，這個(gè)從（1-77）和（1-78）式的對(duì)比就很明顯可以看出來。因此，正 激式變壓器開關(guān)電源要求調(diào)控占空比的誤差信號(hào)幅度比較高，誤差信號(hào)放大器的增益和動(dòng)態(tài)范圍也比較大。

　　5正激式開關(guān)電源的體積比較大。

　　正激式變壓器開關(guān)電源為了減少變壓器的勵(lì)磁電流，提高工作效率，變壓器的伏秒容量一般都取得比較大（伏秒容量等于輸入脈沖電壓幅度與脈沖寬度的乘積， 這里用US來表示），并且為了防止變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)把開關(guān)管擊穿，正激式變壓器開關(guān)電源的變壓器要比反激式變壓器開關(guān)電源的變壓器多一個(gè)反電 動(dòng)勢(shì)吸收繞組，因此，正激式變壓器開關(guān)電源的變壓器的體積要比反激式變壓器開關(guān)電源的變壓器的體積大。

　　6正激式開關(guān)電源的變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓要比反激式變壓器開關(guān)電源產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓高。

　　正激式變壓器開關(guān)電源還有一個(gè)更大的缺點(diǎn)是在控制開關(guān)關(guān)斷時(shí)，變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓要比反激式變壓器開關(guān)電源產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓高。因?yàn)?一般正激式變壓器開關(guān)電源工作時(shí)，控制開關(guān)的占空比都取在0.5左右，而反激式變壓器開關(guān)電源控制開關(guān)的占空比都取得比較小。

　　7雙管正激式轉(zhuǎn)換器可以應(yīng)用于較高電壓輸入，較大功率輸出的場(chǎng)合。

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本文導(dǎo)航

• 第 1 頁：詳細(xì)解析開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)

• 第 2 頁：推挽式開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

• 第 3 頁：全橋式開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

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