開關(guān)電源原理與設(shè)計（連載三十一）推挽式開關(guān)電源變壓器參數(shù)的計算

0.4.推挽式開關(guān)電源變壓器參數(shù)的計算

推挽式開關(guān)電源使用的開關(guān)變壓器有兩個初級線圈，它們都屬于勵磁線圈，但流過兩個線圈的電流所產(chǎn)生的磁力線方向正好相反，因此，推挽式開關(guān)電源變壓器屬于雙激式開關(guān)電源變壓器;另外，推挽式開關(guān)電源變壓器的次級線圈會同時被兩個初級線圈所產(chǎn)生的磁場感應(yīng)，因此，變壓器的次級線圈同時存在正、反激電壓輸出;推挽式開關(guān)電源有多種工作模式，如：交流輸出、整流輸出、直流穩(wěn)壓輸出，等工作模式，各種工作模式對變壓器的參數(shù)要求會有不同的要求。

1-8-1-4-1.推挽式開關(guān)電源變壓器初級線圈匝數(shù)的計算

由于推挽式變壓器的鐵心分別被流過變壓器初級線圈N1繞組和N2兩個繞組的電流輪流進行交替勵磁，變壓器鐵心的磁感應(yīng)強度B，可從負的最大值-Bm，變化到正的最大值+Bm，因此，推挽式變壓器鐵心磁感應(yīng)強度的變化范圍比單激式變壓器鐵心磁感應(yīng)強度的變化范圍大好幾倍，并且不容易出現(xiàn)磁通飽和現(xiàn)象。

推挽式變壓器的鐵心一般都可以不用留氣隙，因此，變壓器鐵心的導(dǎo)磁率比單激式變壓器鐵心的導(dǎo)磁率高出很多，這樣，推挽式變壓器各線圈繞組的匝數(shù)就可以大大的減少，使變壓器的鐵心體積以及變壓器的總體積都可以相對減小。

推挽式開關(guān)電源變壓器的計算方法與前面正激式或反激式開關(guān)電源變壓器的計算方法大體相同，只是對變壓器鐵心磁感應(yīng)強度的變化范圍選擇有區(qū)別。對于具有雙向磁極化的變壓器鐵心，其磁感應(yīng)強度B的取值范圍，可從負的最大值-Bm變化到正的最大值+Bm。

關(guān)于開關(guān)電源變壓器的計算方法，請參考前面“1-6-3.正激式變壓器開關(guān)電源電路參數(shù)計算”中的“2.1 變壓器初級線圈匝數(shù)的計算”章節(jié)中的內(nèi)容。

根據(jù)(1-95)式：

(1-150)式和(1-151)式就是計算雙激式開關(guān)電源變壓器初級線圈N1繞組匝數(shù)的公式。式中，N1為變壓器初級線圈N1或N2繞組的最少匝數(shù)，S為變壓器鐵心的導(dǎo)磁面積(單位：平方厘米)，Bm為變壓器鐵心的最大磁感應(yīng)強度(單位：高斯);Ui為加到變壓器初級線圈N1繞組兩端的電壓，單位為伏;τ = Ton，為控制開關(guān)的接通時間，簡稱脈沖寬度，或電源開關(guān)管導(dǎo)通時間的寬度(單位：秒);F為工作頻率，單位為赫芝，一般雙激式開關(guān)電源變壓器工作于正、反激輸出的情況下，其伏秒容量必須相等，因此，可以直接用工作頻率來計算變壓器初級線圈N1繞組的匝數(shù);F和τ取值要預(yù)留20%左右的余量。式中的指數(shù)是統(tǒng)一單位用的，選用不同單位，指數(shù)的值也不一樣，這里選用CGS單位制，即：長度為厘米(cm)，磁感應(yīng)強度為高斯(Gs)，磁通單位為麥克斯韋(Mx)。

1-8-1-4-2.推挽式開關(guān)電源變壓器初、次級線圈匝數(shù)比的計算

A)交流輸出推挽式開關(guān)電源變壓器初、次級線圈匝數(shù)比的計算

推挽式開關(guān)電源如果用于DC/AC或AC/AC逆變電源，即把直流逆變成交流輸出，或把交流整流成直流后再逆變成交流輸出，這種逆變電源一般輸出電壓都不需要調(diào)整，因此電路相對比較簡單，工作效率很高。

用于逆變的推挽式開關(guān)電源一般輸出電壓都是占空比等于0.5的方波，由于方波的波形系數(shù)(有效值與半波平均值之比)等于1，因此，方波的有效值Uo與半波平均值Upa相等，并且方波的幅值Up與半波平均值Upa也相等。所以，只要知道輸出電壓的半波平均值就可以知道有效值，再根據(jù)半波平均值，就可以求得推挽式開關(guān)電源變壓器初、次級線圈匝數(shù)比。

根據(jù)前面分析，推挽式變壓器開關(guān)電源的輸出電壓uo，主要由開關(guān)電源變壓器次級線圈N3繞組輸出的正激電壓來決定。因此，根據(jù)(1-128)、(1-129)、(1-131)其中一式就可以出推挽式變壓器開關(guān)電源的輸出電壓的半波平均值。由此求得逆變式推挽開關(guān)電源變壓器初、次級線圈匝數(shù)比：

n=N3/N1 =Uo/Ui =Upa/Ui —— 變壓比，D為0.5時 (1-152)

(1-152)式就是計算逆變式推挽開關(guān)電源變壓器初、次級線圈匝數(shù)比的公式。式中，N1為開關(guān)變壓器初級線圈兩個繞組其中一個的匝數(shù)，N3為變壓器次級線圈的匝數(shù)，Uo輸出電壓的有效值，Ui為直流輸入電壓，Upa輸出電壓的半波平均值。

(1-152)式還沒有考慮變壓器的工作效率，當把變壓器的工作效率也考慮進去時，最好在(1-152)式的右邊乘以一個略大于1的系數(shù)。

B)直流輸出電壓非調(diào)整式推挽開關(guān)電源變壓器初、次級線圈匝數(shù)比的計算

直流輸出電壓非調(diào)整式推挽開關(guān)電源，就是在DC/AC逆變電源的交流輸出電路后面再接一級整流濾波電路。這種直流輸出電壓非調(diào)整式推挽開關(guān)電源的控制開關(guān)K1、K2的占空比與DC/AC逆變電源一樣，一般都是0.5，因此，直流輸出電壓非調(diào)整式推挽開關(guān)電源變壓器初、次級線圈匝數(shù)比可直接利用(1-152)式來計算。即：

n=N3/N1 =Uo/Ui =Upa/Ui —— 次/初級變壓比，D為0.5時 (1-152)

不過，在低電壓、大電流輸出時，一定要考慮整流二極管的電壓降。

C)直流輸出電壓可調(diào)整式推挽開關(guān)電源變壓器初、次級線圈匝數(shù)比的計算

直流輸出電壓可調(diào)整式推挽開關(guān)電源的功能就要求輸出電壓可調(diào)，因此，推挽式變壓器開關(guān)電源的兩個控制開關(guān)K1、K2的占空比必須要小于0.5;因為推挽式變壓器開關(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，兩個控制開關(guān)K1、K2的占空比相當于要小一倍。當要求輸出電壓可調(diào)范圍為最大時，占空比最好取值為0.25。根據(jù)(1-140)和(1-145)式可求得：

(1-153)和(1-154)式就是計算直流輸出電壓可調(diào)整式推挽開關(guān)電源變壓器初、次級線圈匝數(shù)比的公式。式中，N1為變壓器初級線圈N1或N2繞組的匝數(shù)，N3為變壓器次級線圈的匝數(shù)，Uo直流輸出電壓，Ui為直流輸入電壓。