開(kāi)關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)（連載二十五）反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)

1-7-4.反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)

前面已經(jīng)對(duì)正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析。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(kāi)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;或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。

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，產(chǎn)生EMI干擾也越小。

反激式開(kāi)關(guān)電源在控制開(kāi)關(guān)接通期間不向負(fù)載提供功率輸出，僅在控制開(kāi)關(guān)關(guān)斷期間才把存儲(chǔ)能量轉(zhuǎn)化成反電動(dòng)勢(shì)向負(fù)載提供輸出;當(dāng)控制開(kāi)關(guān)的占空比為0.5時(shí)，變壓器次級(jí)線圈輸出電壓的平均值Ua約等于電壓最大值Up(用半波平均值Upa代之)的二分之一;而流過(guò)負(fù)載的電流Io(平均電流)正好等于流過(guò)變壓器次級(jí)線圈最大電流的四分之一。

由(1-84)、(1-85)式可求得，當(dāng)反激式開(kāi)關(guān)電源當(dāng)控制開(kāi)關(guān)的占空比為0.5時(shí)，電壓脈動(dòng)系數(shù)Sv約等于2或大于2，而電流脈動(dòng)系數(shù)Si約等于4。反激式開(kāi)關(guān)電源的電壓脈動(dòng)系數(shù)與正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的電壓脈動(dòng)系數(shù)基本相同，但電流脈動(dòng)系數(shù)比正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的電流脈動(dòng)系數(shù)大兩倍。由此可知，反激式開(kāi)關(guān)電源的電壓和電流輸出特性要比正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源差。特別是，反激式開(kāi)關(guān)電源使用的時(shí)候，為了防止電源開(kāi)關(guān)管過(guò)壓擊，其占空比一般都取得小于0.5，此時(shí)，流過(guò)變壓器次級(jí)線圈的電流會(huì)出現(xiàn)斷流，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變得更差。

由于反激式開(kāi)關(guān)電源僅在控制開(kāi)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(kāi)關(guān)電源不能立刻對(duì)輸出電壓或電流產(chǎn)生反應(yīng)，而需要等到下個(gè)工作周期時(shí)，通過(guò)輸出電壓取樣和調(diào)寬控制電路的作用，開(kāi)關(guān)電源才開(kāi)始對(duì)已經(jīng)過(guò)去了的事件進(jìn)行反應(yīng)(即改變占空比)，因此，反激式開(kāi)關(guān)電源輸出電壓的瞬態(tài)控制特性相對(duì)來(lái)說(shuō)比較差。有時(shí)，當(dāng)負(fù)載電流變化的頻率或相位正好與取樣、調(diào)寬控制電路輸出電壓的延時(shí)特性在相位保持一致的時(shí)候，反激式開(kāi)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)開(kāi)關(guān)電源中最容易出現(xiàn)。

反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器的鐵心一般都需要留一定的氣隙，一方面是為了防止變壓器的鐵心因流過(guò)變壓器初級(jí)線圈的電流過(guò)大，容易產(chǎn)生磁飽和;另一方面是因?yàn)樽儔浩鞯妮敵龉β蚀笮?，需要通過(guò)調(diào)整變壓器鐵心的氣隙和初級(jí)線圈的匝數(shù)，來(lái)調(diào)整變壓器初級(jí)線圈的電感量大小。因此，反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器初、次級(jí)線圈的漏感都比較大，從而會(huì)降低開(kāi)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(kāi)關(guān)器件擊穿。

反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是電路比較簡(jiǎn)單，比正反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源少用一個(gè)大儲(chǔ)能濾波電感，以及一個(gè)續(xù)流二極管，因此，反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的體積要比正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的體積小，且成本也要降低。此外，反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓受占空比的調(diào)制幅度，相對(duì)于正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)要高很多，這個(gè)從(1-77)式和(1-78)式或(1-110)式的對(duì)比就很明顯可以看出來(lái)。因此，反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源要求調(diào)控占空比的誤差信號(hào)幅度比較低，誤差信號(hào)放大器的增益和動(dòng)態(tài)范圍也比較小。由于這些優(yōu)點(diǎn)，目前，反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源在家電領(lǐng)域中還是被廣泛使用。