開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)（連載三十二）推挽式開關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)

1-8-1-5.推挽式開關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)

推挽式開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)前面已經(jīng)提到很多，這里再簡單概括一次。

由于推挽式變壓器開關(guān)電源中的兩個(gè)控制開關(guān)K1和K2輪流交替工作，其輸出電壓波形非常對稱，并且開關(guān)電源在整個(gè)工作周期之內(nèi)都向負(fù)載提供功率輸出，因此，其輸出電流瞬間響應(yīng)速度很高，電壓輸出特性很好。推挽式變壓器開關(guān)電源是所有開關(guān)電源中電壓利用率最高的開關(guān)電源，它在輸入電壓很低的情況下，仍能維持很大的功率輸出，所以推挽式變壓器開關(guān)電源被廣泛應(yīng)用于低輸入電壓的DC/AC逆變器，或DC/DC轉(zhuǎn)換器電路中。

推挽式開關(guān)電源經(jīng)橋式整流或全波整流后，其輸出電壓的電壓脈動(dòng)系數(shù)Sv和電流脈動(dòng)系數(shù)Si都很小，因此只需要一個(gè)很小值的儲(chǔ)能濾波電容或儲(chǔ)能濾波電感，就可以得到一個(gè)電壓紋波和電流紋波都很小的輸出電壓。因此，推挽式開關(guān)電源是一個(gè)輸出電壓特性非常好的開關(guān)電源。

另外，推挽式開關(guān)電源的變壓器屬于雙極性磁極化，磁感應(yīng)變化范圍是單極性磁極化的兩倍多，并且變壓器鐵心不需要留氣隙，因此，推挽式開關(guān)電源變壓器鐵心的導(dǎo)磁率比單極性磁極化的正激或反式開關(guān)電源變壓器鐵心的導(dǎo)磁率高很多倍;這樣，推挽式開關(guān)電源變壓器初、次級的線圈匝數(shù)可比單極性磁極化變壓器初、次級的線圈匝數(shù)少一倍以上。所以，推挽式開關(guān)電源變壓器的漏感以及銅阻損耗都比單極性磁極化變壓器小很多，開關(guān)電源的工作效率很高。

推挽式開關(guān)電源的兩個(gè)開關(guān)器件有一個(gè)公共接地端，相對于半橋式或全橋式開關(guān)電源來說，驅(qū)動(dòng)電路要簡單很多，這也是推挽式開關(guān)電源的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

后面將要介紹的半橋式以及全橋式開關(guān)電源都有一個(gè)共同缺點(diǎn)，就是當(dāng)兩個(gè)控制開關(guān)K1和K2處于交替轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)的時(shí)候，兩個(gè)開關(guān)器件會(huì)同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)半導(dǎo)通區(qū)，即兩個(gè)控制開關(guān)同時(shí)處于接通狀態(tài);這是因?yàn)殚_關(guān)器件在開始導(dǎo)通的時(shí)候，相當(dāng)于對電容充電，它從截止?fàn)顟B(tài)到完全導(dǎo)通狀態(tài)需要一個(gè)過渡過程;而開關(guān)器件從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換到截止?fàn)顟B(tài)的時(shí)候，相當(dāng)于對電容放電，它從導(dǎo)通狀態(tài)到完全截止?fàn)顟B(tài)也需要一個(gè)過渡過程;當(dāng)兩個(gè)開關(guān)器件分別處于導(dǎo)通和截止的過渡期間，就會(huì)同時(shí)出現(xiàn)半導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)控制開關(guān)同時(shí)接通，會(huì)對電源電壓產(chǎn)生短路，在兩個(gè)控制開關(guān)的串聯(lián)回路中將出現(xiàn)很大的電流，而這個(gè)電流并沒有通過變壓器負(fù)載。因此，在兩個(gè)控制開關(guān)K1和K2分別處于導(dǎo)通和截止的過渡期間，兩個(gè)開關(guān)器件將會(huì)產(chǎn)生很大的功率損耗。

而推挽式開關(guān)電源不會(huì)存在這種損耗。因?yàn)?，?dāng)控制開關(guān)K1將要關(guān)斷的時(shí)候，開關(guān)變壓器的兩個(gè)初級線圈N1繞組和N2繞組都會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢，而N2繞組產(chǎn)生的反電動(dòng)勢正好與輸入電流的方向相反;此時(shí)，即使是K2開關(guān)器件處于半導(dǎo)通或全導(dǎo)通狀態(tài)，在短時(shí)間內(nèi)，在K2組成的電路中都不會(huì)出現(xiàn)很大的工作電流，并且在電路中，兩個(gè)控制開關(guān)也不存在直接串通的回路;因此，推挽式開關(guān)電源不會(huì)像半橋式，以及全橋式開關(guān)電源那樣出現(xiàn)兩個(gè)控制開關(guān)同時(shí)串通的可能性，這也是推挽式開關(guān)電源的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

推挽式開關(guān)電源的主要缺點(diǎn)是兩個(gè)開關(guān)器件需要很高的耐壓，其耐壓必須大于工作電壓的兩倍，因此，推挽式開關(guān)電源在220V交流供電設(shè)備中很少使用。另外，直流輸出電壓可調(diào)整式推挽開關(guān)電源輸出電壓的調(diào)整范圍比反激式開關(guān)電源輸出電壓的調(diào)整范圍小很多，并且需要一個(gè)儲(chǔ)能濾波電感;因此，推挽式開關(guān)電源不宜用于要求負(fù)載電壓變化范圍太大的場合，特別是負(fù)載很輕或經(jīng)常開路的場合。

推挽式開關(guān)電源的變壓器有兩組初級線圈，對于小功率輸出的推挽式開關(guān)電源是個(gè)缺點(diǎn)，對于大功率輸出的推挽式開關(guān)電源是個(gè)優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)榇蠊β首儔浩鞯木€圈繞組一般都用多股線來繞制，因此，推挽式開關(guān)電源的變壓器的兩組初級線圈與用雙股線繞制沒有根本區(qū)別，并且兩個(gè)線圈與單個(gè)線圈相比可以降低一半電流密度。