開(kāi)關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)（連載二十九）

圖1-33中，儲(chǔ)能濾波電感和儲(chǔ)能濾波電容參數(shù)的計(jì)算，與圖1-2的串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源中儲(chǔ)能濾波電感和儲(chǔ)能濾波電容參數(shù)的計(jì)算方法很相似。根據(jù)圖1-33和圖1-34，我們把整流輸出電壓uo和LC濾波電路的電壓uc、電流iL畫(huà)出如圖1-35，以便用來(lái)計(jì)算推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感、電容的參數(shù)。

圖1-35-a)是整流輸出電壓uo的波形圖。實(shí)線(xiàn)表示控制開(kāi)關(guān)K1接通時(shí)，推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線(xiàn)圈N3繞組輸出電壓經(jīng)整流后的波形;虛線(xiàn)表示控制開(kāi)關(guān)K2接通時(shí)，推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線(xiàn)圈N3繞組輸出電壓經(jīng)整流后的波形。Up表示整流輸出峰值電壓(正激輸出電壓)，Up-表示整流輸出最低電壓(反激輸出電壓)，Ua表示整流輸出電壓的平均值。

圖1-35-b)是濾波電容器兩端電壓的波形圖，或?yàn)V波電路輸出電壓的波形圖。Uo表示輸出電壓，或?yàn)V波電容器兩端電壓的平均值;ΔUc表示電容充電電壓增量，2ΔUc等于輸出電壓紋波。

1-8-1-3-1.推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感參數(shù)的計(jì)算

在圖1-33中，當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K1接通時(shí)，輸入電壓Ui通過(guò)控制開(kāi)關(guān)K1加到開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈N1繞組的兩端，在控制開(kāi)關(guān)K1接通Ton期間，開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈N3繞組輸出一個(gè)幅度為Up(半波平均值)的正激電壓uo，然后加到儲(chǔ)能濾波電感L和儲(chǔ)能濾波電容C組成的濾波電路上，在此期間儲(chǔ)能濾波電感L兩端的電壓eL為：

eL = Ldi/dt = Up – Uo —— K1接通期間 (1-136)

式中：Ui為輸入電壓，Uo為直流輸出電壓，即：Uo為濾波電容兩端電壓uc的平均值。

在此順便說(shuō)明：由于電容兩端的電壓變化增量ΔU相對(duì)于輸出電壓Uo來(lái)說(shuō)非常小，為了簡(jiǎn)單，我們這里把Uo當(dāng)成常量來(lái)處理。

對(duì)(1-136)式進(jìn)行積分得：

式中i(0)為初始電流(t = 0時(shí)刻流過(guò)電感L的電流)，即：控制開(kāi)關(guān)K1剛接通瞬間，流過(guò)電感L的電流，或稱(chēng)流過(guò)電感L的初始電流。從圖1-35中可以看出i(0)= Ix 。

當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K由接通期間Ton突然轉(zhuǎn)換到關(guān)斷期間Toff的瞬間，流過(guò)電感L的電流iL達(dá)到最大值：

(1-139)和(1-140)式就是計(jì)算推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓的表達(dá)式。式中，Uo為推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓，Ui為推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸入電壓，Up為推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線(xiàn)圈N3繞組的正激輸出電壓，Up-為推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線(xiàn)圈N3繞組的反激輸出電壓，n為開(kāi)關(guān)電源次級(jí)線(xiàn)圈N3繞組與初級(jí)線(xiàn)圈N1繞組或N2繞組的匝數(shù)比。

根據(jù)上面分析結(jié)果，(1-138)式可以寫(xiě)為：

由(1-75)式可知，當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K1、K2的占空比均為0.5時(shí)，Upa與Upa-基本相等，由此我們也可以認(rèn)為Up與Up-基本相等。

由于，當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K1、K2的占空比均為0.5時(shí)，(1-141)式和(1-142)式的計(jì)算結(jié)果為0。因此，當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K1、K2的占空比均為0.5時(shí)，推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源經(jīng)整流后輸出的電壓波形基本上是純直流，沒(méi)有交流成分，輸出電壓Uo等于最大值Up，因此，可以不需要儲(chǔ)能電感濾波。

但是，如果要求輸出電壓可調(diào)，推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源的兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)K1、K2的占空比必須要小于0.5;因?yàn)橥仆焓阶儔浩鏖_(kāi)關(guān)電源正反激兩種狀態(tài)都有電壓輸出，所以在同樣輸出電壓(平均值)的情況下，兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)K1、K2的占空比相當(dāng)于要小一倍。由此可知，當(dāng)要求輸出電壓可調(diào)范圍為最大時(shí)，占空比最好取值為0.25。

當(dāng)兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)K1、K2的占空比取值均為0.25時(shí)，Upa = 3Upa-，由此我們也可以認(rèn)為Up等于3Up-。把上面已知條件代入(1-142)式，可求得：

(1-143)、(1-144)、(1-145)式就是計(jì)算推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感和濾波輸出電壓的表達(dá)式(D為0.25時(shí))。式中Uo為推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓，Ui為推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸入電壓，T為控制開(kāi)關(guān)的工作周期，F(xiàn)為控制開(kāi)關(guān)的工作頻率，n為開(kāi)關(guān)電源次級(jí)線(xiàn)圈N3繞組與初級(jí)線(xiàn)圈N1繞組或N2繞組的匝數(shù)比。

同理，(1-143)、(1-144)、(1-145)式的計(jì)算結(jié)果，只給出了計(jì)算推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感L的中間值，或平均值，對(duì)于極端情況可以在平均值的計(jì)算結(jié)果上再乘以一個(gè)大于1的系數(shù)。