開關電源原理與設計（連載二十二）反激式變壓器開關電源電路參數(shù)計算

1-7-3.反激式變壓器開關電源電路參數(shù)計算

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

1-7-3-1.反激式變壓器開關電源儲能濾波電容參數(shù)的計算

前面已經(jīng)詳細分析，儲能濾波電容進行充電時，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是流過負載兩端的平均電流。

從圖1-26可以看出，反激式變壓器開關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)式開關電源或反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關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，反激式變壓器開關電源與反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關電源中的儲能電感一樣，僅在控制開關K關斷期間才產(chǎn)生反電動勢向負載提供能量，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，反激式變壓器開關電源，流過負載的電流比正激式變壓器開關電源流過負載的電流小一倍，流過負載的電流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電源儲能濾波電容的公式(D = 0.5時)。式中：Io是流過負載電流的平均值，T為開關工作周期，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)。

當開關K工作占空比D小于0.5時，由于流過開關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遠大于電容器充電的時間，因此，開關電源濾波輸出電壓的紋波將顯著增大。另外，開關電源的負載一般也不是固定的，當負載電流增大的時候，開關電源濾波輸出電壓的紋波也將會增大。因此，設計開關電源的時候要留有充分的余量，實際應用中最好按(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)。