推挽式變壓器開關(guān)電源原理

1、推挽式變壓器開關(guān)電源原理陶顯芳老師談開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì) -所謂雙激式變壓器開關(guān)電源， 就是指在一個(gè)工作周期之內(nèi)， 變壓器的初級(jí)線圈分別被直流電 壓正、 反鼓勵(lì)兩次。 與單激式變壓器開關(guān)電源不同， 雙激式變壓器開關(guān)電源一般在整個(gè)工作 周期之內(nèi)， 都向負(fù)載提供功率輸出。 雙激式變壓器開關(guān)電源輸出功率一般都很大， 因此，雙 激式變壓器開關(guān)電源在一些中、 大型電子設(shè)備中應(yīng)用很廣泛。 這種大功率雙激式變壓器開關(guān) 電源最大輸出功率可以達(dá) 300 瓦以上，甚至可以超過 1000 瓦。推挽式、 半橋式、 全橋式等變壓器開關(guān)電源都屬于雙激式變壓器開關(guān)電源。 本次先就其中的 推挽式變壓器開關(guān)電源進(jìn)行講解。推挽式變

2、壓器開關(guān)電源的工作原理在雙激式變壓器開關(guān)電源中， 推挽式變壓器開關(guān)電源是最常用的開關(guān)電源。 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(duì)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， 電壓輸出特性也很好。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 DC/AC 逆變 器，或 DC/DC 轉(zhuǎn)換器電路中。1交流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源一般的DC/AC逆變器，如交流不間斷電源簡稱UPS大多數(shù)都是采用

3、推挽式變壓器開關(guān)電源電路。這種 DC/AC 逆變器工作頻率很高，所以體積可以做得非常小；由于這個(gè)特點(diǎn)， 推挽式變壓器開關(guān)電源也經(jīng)常用于 AC/AC 轉(zhuǎn)換電路中，以減小電源變壓器的體積。KIK211el12N1< | > N3 e3N2 Si J圖圖1-27是交流輸出純電阻負(fù)載推挽式變壓器開關(guān)電源的簡單原理圖。圖中，K1、K2是兩Ui為個(gè)控制開關(guān)，它們工作的時(shí)候，一個(gè)接通，另一個(gè)關(guān)斷，兩個(gè)開關(guān)輪流接通和關(guān)斷，互相交 替工作；T為開關(guān)變壓器，N1、N2為變壓器的初級(jí)線圈，N3為變壓器的次級(jí)線圈；直流輸入電壓，R為負(fù)載電阻；uo為輸出電壓，io為流過負(fù)載的電流。圖1-27中，當(dāng)控制開關(guān)K

4、1接通時(shí)，電源電壓Ui通過控制開關(guān)K1被加到變壓器初級(jí)線圈 N1繞組的兩端，通過電磁感應(yīng)的作用在變壓器次級(jí)線圈N3繞組的兩端也會(huì)輸出一個(gè)與N1繞組輸入電壓成正比的電壓，并加到負(fù)載R的兩端，使開關(guān)電源輸出一個(gè)正半周電壓。當(dāng)控制開關(guān)K1由接通轉(zhuǎn)為關(guān)斷時(shí)，控制開關(guān)K2那么由關(guān)斷轉(zhuǎn)為接通，此時(shí)電源電壓 Ui被加到變壓器初級(jí)線圈 N2繞組的兩端，通過互感在變壓器次級(jí)線圈N3繞組的兩端也輸出一個(gè)與N2繞組輸入電壓成正比的電壓uo,并加到負(fù)載R的兩端，使開關(guān)電源輸出一個(gè)負(fù)半周電壓。由于電源電壓 Ui加到變壓器初級(jí)線圈N1繞組和N2兩端產(chǎn)生磁通的方向正好相反，所以在負(fù)載上可得到一個(gè)與線圈N1、N2繞組所加電壓

5、對(duì)應(yīng)的正、負(fù)極性電壓uo。正半周對(duì)應(yīng)的是K1接通時(shí)，N1繞組與N3繞組互相感應(yīng)的輸出電壓；負(fù)半周對(duì)應(yīng)的是K2接通時(shí)，N2繞組與N3繞組互相感應(yīng)的輸出電壓。下面我們進(jìn)一步詳細(xì)分析推挽式變壓器開關(guān)電源的工作原理。圖1-27中，當(dāng)控制開關(guān) K1接通時(shí)，輸入電源 Ui開始對(duì)變壓器初級(jí)線圈 N1繞組加電，電流從變壓器初級(jí)線圈N1繞組的兩端經(jīng)過，通過電磁感應(yīng)會(huì)在變壓器的鐵心中產(chǎn)生磁場，并產(chǎn)生磁力線；同時(shí)，在初級(jí)線圈N1繞組的兩端要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢el，在次級(jí)線圈N3繞組的兩端也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢e3；感應(yīng)電動(dòng)勢e3作用于負(fù)載R的兩端，從而產(chǎn)生負(fù)載電流。因此，在初、次級(jí)電流的共同作用下，在變壓器的鐵心中會(huì)產(chǎn)生一

6、個(gè)由流過變壓器初、次級(jí)線圈電流產(chǎn)生的合成磁場，這個(gè)磁場的大小可用磁力線通量簡稱磁通量，即磁力線的數(shù)目0來表示。如果用0 1來表示變壓器初級(jí)線圈 N1繞組電流產(chǎn)生的磁通量， 用$ 3來表示變壓器次級(jí)線 圈電流產(chǎn)生的磁通量，由于變壓器初、次級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁場方向總是相反，那么在控制開關(guān)K1接通期間，由流過變壓器初、次級(jí)線圈電流在變壓器鐵心中產(chǎn)生的合成磁場的總磁通 量0為：0 = °1一03K1接通期間(M25)其中變壓器初級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁通01還可以分成兩個(gè)局部，一局部用來抵消變壓器次級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁通0 3,記為0 10,另一局部是由勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁通，記為1。顯然0 10 =

7、0 3,A0 1 = 0。即：變壓器鐵心中產(chǎn)生的磁通量0,只與流過變壓器初級(jí)線圈 中的勵(lì)磁電流有關(guān)，與流過變壓器次級(jí)線圈中的電流無關(guān)；流過變壓器次級(jí)線圈中的電流產(chǎn)生的磁通，完全被流過變壓器初級(jí)線圈中的另一局部電流產(chǎn)生的磁通抵消。根據(jù)電磁感應(yīng)定律可以對(duì)變壓器初級(jí)線圈N1繞組回路列出方程:el=Nl =ui K1接通期間門126)同樣，可以對(duì)變展器次級(jí)線圈N3繞組回路列出方程；亡3=*3字=(Up)接通期間(12)dt上式中，Up為開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組正激輸出電壓的幅值，用括弧匡住來表示。由于流過開關(guān)變壓器初級(jí)線圈 N1繞組的勵(lì)磁電流是線性變化的，所以我們可認(rèn)為開關(guān)變壓 器次級(jí)線圈N3繞組正

8、激輸出電壓是一個(gè)方波。方波的幅值Up與半波平均值 Upa以及有效值Uo三者完全相等。根據(jù)1-126和1-127可以求得:(Up)nel = g KI 接通期間(1-12S)1-128式就是推挽式變壓器開關(guān)電源正激輸出時(shí)的電壓關(guān)系式。上式中，Up為開關(guān)變壓器次級(jí)線圈 N3繞組正激輸出電壓的幅值， Ui為開關(guān)變壓器初級(jí)線圈 N1繞組的輸入電 壓；n為變壓比，即:開關(guān)變壓器次級(jí)線圈輸出電壓與初級(jí)線圈輸入電壓之比，n也可以看成是開關(guān)變壓器次級(jí)線圈 N3繞組與初級(jí)線圈 N1繞組的匝數(shù)比，即：n =N3/N1。由此可知，在控制開關(guān)K1接通期間，推挽式變壓器開關(guān)變壓器次級(jí)正激輸出電壓的幅值只 與輸入電壓和變

9、壓器的次/初級(jí)變壓比有關(guān)。同理我們也可以求得，當(dāng)控制開關(guān)K2接通時(shí)，開關(guān)變壓器 N3線圈繞組正激輸出電壓的幅值Up-為：(Up-)= 一為二一也2 = -nui K2 接通期間 (1-129)上式中的負(fù)號(hào)表示 e3的符號(hào)與1-128式中的符號(hào)相反，Up-表示與Up的極性相 反。這里還需指出，1-128式和1-129式列出的計(jì)算結(jié)果， 并沒有考慮控制開關(guān) K1或K2關(guān) 斷瞬間，勵(lì)磁電流存儲(chǔ)的能量也會(huì)通過變壓器的次級(jí)線圈N3繞組產(chǎn)生反電動(dòng)勢反激式輸出的影響，即：推挽式變壓器開關(guān)電源同時(shí)存在正、反激電壓輸出。反激式電壓產(chǎn)生的原因是因?yàn)?K1或K2接通瞬間變壓器初級(jí)或次級(jí)線圈中的電流初始值不 等于零，

10、或磁通的初始值不等于零。即:推挽式變壓器開關(guān)電源中反激式電壓的產(chǎn)生是由變 壓器勵(lì)磁電流存儲(chǔ)的能量產(chǎn)生的。實(shí)際上，推挽式變壓器開關(guān)電源的反激式輸出電壓也是不能忽略的。推挽式變壓器開關(guān)變壓器次級(jí)線圈的輸出電壓應(yīng)該同時(shí)包括兩局部，正激輸出電壓和反激輸出電壓。不過，在推挽式變壓器開關(guān)電源中，輸出功率主要還是以正激式輸出功率為主，因?yàn)?，變壓器的?lì)磁電流很小，一般只有正常工作電流的幾分之一，到十分之一。因此，圖1-27中，當(dāng)控制開關(guān) K1關(guān)斷，K2接通瞬間，開關(guān)變壓器次級(jí)線圈輸出電壓應(yīng)該 等于正激電壓由1-128和1-129式給出與反激電壓由1-67或1-68式給 出之和。關(guān)于純電阻負(fù)載反激式輸出電壓的計(jì)

11、算，請參考前面?1 -5-1 .單激式變壓器開關(guān)電源的工作原理?章節(jié)中的相關(guān)內(nèi)容分析，這里不再贅述。根據(jù)1-67式RDR= (也一八'K關(guān)斷期間(1-67)可求得，開關(guān)變壓器次級(jí)線圈 N3繞組產(chǎn)生的反激式輸出電壓為: = nR =("5-牛 ©方K1關(guān)斷期間 (1J30)上式中，U0表示開關(guān)變壓器次級(jí)線圈 N3繞組輸出的反激式電壓，i3表示開關(guān)變壓器次 級(jí)線圈N3繞組輸出反激式電壓對(duì)負(fù)載R產(chǎn)生的電流。括弧中的第一項(xiàng)表示變壓器次級(jí)線圈回路中的電流，第二項(xiàng)表示變壓器初級(jí)線圈回路中勵(lì)磁電流被折算到變壓器次級(jí)線圈回路 的電流。另外根據(jù)1-129式求得的結(jié)果，開關(guān)變壓器次級(jí)線

12、圈 N3繞組產(chǎn)生的正激式輸出電壓為：(%) =-?2 = -K2 接通期間(M31)上面兩式中，U0表示開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組輸出的反激式電壓，U0表示開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組產(chǎn)生的正激式輸出電壓。因此，開關(guān)變壓器次級(jí)線圈輸出電壓uo等于正激電壓uo與反激電壓uo之和，即:K2按通期間uo的表達(dá)式。由1-132式上式是推挽式變壓器開關(guān)電源在負(fù)載為純電阻時(shí)，輸出電壓 可以看出，當(dāng)t = 0時(shí)，即：控制開關(guān) K1關(guān)斷瞬間，輸出電壓為最大值:RU, 丁%二-一K1 關(guān)斷瞬間<1-133)從1-133式可以看出，在控制開關(guān)K1關(guān)斷瞬間，當(dāng)變壓器次級(jí)線圈回路負(fù)載開路，或負(fù)載很輕的時(shí)候，變壓器

13、次級(jí)線圈回路會(huì)產(chǎn)生非常高的反電動(dòng)勢。但在實(shí)際應(yīng)用中，并不完全是這樣。因?yàn)?，?dāng)控制開關(guān)K1關(guān)斷瞬間，控制開關(guān) K2也會(huì)同時(shí)接通，此時(shí)開關(guān)變壓器初級(jí)線圈N2繞組也同時(shí)被接入電路中，N2線圈繞組對(duì)于開關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組來說，它也相當(dāng)于一個(gè)變壓器次級(jí)線圈，它也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，感應(yīng)電動(dòng)勢的方向與輸入電壓Ui的方向正好相反；因此，在控制開關(guān) K2接通瞬間，開關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組存儲(chǔ)的磁能量有一局部要被N2繞組吸收，并產(chǎn)生感應(yīng)電流對(duì)輸入電壓Ui充電。1-132式和1-133式并沒有完全考慮，開關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組和N2繞組被互相看成是一個(gè)變壓器次級(jí)繞組時(shí)，所產(chǎn)生的影響。顯然變壓器次級(jí)線圈回路

14、產(chǎn)生反電動(dòng)勢的上下還與控制開關(guān) K1和K2交替接入的時(shí)間差有關(guān)，與K1和K2的接入電阻的大小還有關(guān)。一般電子開關(guān)，如晶體管或場效應(yīng)管，剛開始導(dǎo)通的時(shí)候也不能簡單地看成是一個(gè)開關(guān)， 它從截止到導(dǎo)通，或從導(dǎo)通到截止，都需要一個(gè)過渡過程，因此，它也會(huì)存在一定的開關(guān)損耗。當(dāng)N1和N2被互相看成是一個(gè)變壓器次級(jí)繞組時(shí)， 由于N1線圈繞組存儲(chǔ)的磁能會(huì)同時(shí)在 N1、N2、N3等線圈繞組兩端產(chǎn)生反電動(dòng)勢或感應(yīng)電動(dòng)勢，同理，N2線圈繞組存儲(chǔ)的磁能會(huì)同時(shí)在N1、N2、N3等線圈繞組兩端產(chǎn)生反電動(dòng)勢或感應(yīng)電動(dòng)勢。而N1或N2線圈繞組產(chǎn)生的反電動(dòng)勢或感應(yīng)電動(dòng)勢的電流方向正好與輸入電流的方向相 反，因此，開關(guān)變壓器初級(jí)

15、線圈 N1繞組或N2繞組互相感應(yīng)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢或感應(yīng)電動(dòng)勢， 會(huì)對(duì)輸入電壓 Ui進(jìn)行反充電；即：開關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組或N2繞組互相感應(yīng)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢或感應(yīng)電動(dòng)勢會(huì)被Ui進(jìn)行限幅，這相當(dāng)于變壓器次級(jí)線圈 N3繞組輸出電壓uo也要通過變壓比被 Ui進(jìn)行限幅。因此，變壓器次級(jí)線圈N3繞組輸出電壓 uo中的反激式輸出電壓uo，并不會(huì)像1-132和1-133算式所表達(dá)的結(jié)果那么高。另外，根據(jù)1-75式:UpaXTon = Upa-XToif個(gè)周期內(nèi) 1-75還可以知到，當(dāng)控制開關(guān)K1和K2的占空比均等于0.5時(shí)，變壓器正激輸出電壓的半波平均值Upa與反激輸出的半波平均值Upa-根本相等。因此，只有

16、在控制開關(guān)K2接通與控制開關(guān)K1斷開兩者之間存在時(shí)間差時(shí)，變壓器次級(jí)線圈回路才會(huì)產(chǎn)生非常高的反電動(dòng)勢；但當(dāng)控制開關(guān)K1和K2的占空比均小于 0.5時(shí)，雖然反電動(dòng)勢的幅度比擬高，但由1-75式可知，反電動(dòng)勢反激輸出電壓的半波平均值還是小于正激電壓的半波平均值。所以，1-132和1-133式所表示的結(jié)果，可看成是推挽式變壓器開關(guān)電源在輸出電壓 中含有毛刺輸出噪音的表達(dá)式。根據(jù)上面分析，在一般情況下，推挽式變壓器開關(guān)電源的輸出電壓uo,主要還是由1-128、1-129、 1-131等式來決定。即：推挽式變壓器開關(guān)電源的輸出電壓uo,主要由開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組輸出的正激電壓來決定。圖1-28是圖

17、1-27推挽式變壓器開關(guān)電源，在負(fù)載為純電阻，且兩個(gè)控制開關(guān) K1和K2的占空比D均等于0.5時(shí)，變壓器初、次級(jí)線圈各繞組的電壓、電流波形。圖1 -28-a和圖1-28-b分別表示控制開關(guān) K1接通時(shí)，開關(guān)變壓器初級(jí)線圈N1繞組兩端的電壓波形，和流過變壓器初級(jí)線圈N1繞組兩端的電流波形；圖1-28-c和圖1-28-d分別表示控制開關(guān) K2接通時(shí)，開關(guān)變壓器初級(jí)線圈N2繞組兩端的電壓波形，和流過開關(guān)變壓器初級(jí)線圈 N2繞組兩端的電流波形；圖1-28-e和圖1-28-f分別表示控制開關(guān)K1和K2輪流接通時(shí)，開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組兩端輸出電壓 uo的波形，和流過開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組兩端的電

18、流波形。從圖1-28-b和圖1-28-d中我們可以看出，當(dāng)控制開關(guān) K1或K2接通瞬間，流過變壓器 初級(jí)線圈N1繞組或N2繞組的電流，其初始值并不等于 0，而是產(chǎn)生一個(gè)電流突跳，這是 因?yàn)樽儔浩鞔渭?jí)線圈 N3繞組中有電流流過的原因。當(dāng)變壓器次級(jí)線圈 N3繞組有負(fù)載電流流過時(shí)，其產(chǎn)生的磁通方向正好與流過變壓器次級(jí)線 圈N1或N2繞組勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁通方向相反，因此，流過變壓器初級(jí)線圈N1繞組或N2繞組的電流也要在原來勵(lì)磁電流的根底上再增加一個(gè)電流，來抵消流過變壓器次級(jí)線圈 N3繞組電流的影響。增加電流的大小等于流過變壓器次級(jí)線圈N3繞組電流的n倍，n為變壓器次級(jí)線圈 N3繞組與初級(jí)線圈N1繞組或

19、N2繞組的匝數(shù)比。從圖1-28-f中我們可以看出，流過開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組兩端的電流波形是個(gè)矩形波，而不是三角波。 這是因?yàn)橥仆焓阶儔浩鏖_關(guān)電源同時(shí)存在正、反激電壓輸出的緣故。當(dāng)變壓器同時(shí)存在正、 反激電壓輸出時(shí)，反激式輸出的電流是由最大值開始，然后逐漸減小到最小值，如圖中虛線箭頭所示；而正激式輸出的電流那么是由最小值開始，然后逐漸增加到最大值，如圖中實(shí)線箭頭所示；因此，兩者同時(shí)作用的結(jié)果，正好輸出一個(gè)矩形波。從圖1-28-e還可以看出，輸出電壓 uo由兩個(gè)局部組成，一局部為輸入電壓 Ui通過變壓 器初級(jí)線圈N1繞組或N2感應(yīng)到次級(jí)線圈 N3繞組的正激式輸出電壓uo，這個(gè)電壓的 幅度比擬

20、穩(wěn)定，一般不會(huì)隨著時(shí)間變化而變化；另一局部為勵(lì)磁電流通過變壓器初級(jí)線圈N1繞組或N2繞組存儲(chǔ)的磁能量產(chǎn)生的反激式輸出電壓uo，這個(gè)電壓會(huì)使波形產(chǎn)生反沖，其幅度是時(shí)間的指數(shù)函數(shù)，它會(huì)隨著時(shí)間增大而變變小。這里還需指出，圖1-28-e中的波形有上沖，在純電阻負(fù)載中是正常的，盡管N1和N2互相都可以把對(duì)方看成是變壓器次級(jí)繞組，并對(duì)高于輸入電壓Ui的反電動(dòng)勢電壓進(jìn)行限幅，但因?yàn)榫€圈N1繞組與線圈N2繞組之間有漏感，線圈 N2繞組與線圈N3繞組之間也有漏 感，況且，控制開關(guān)在剛接通瞬間有比擬大的電阻，因此，變壓器次級(jí)線圈N3繞組瞬間反激輸出電壓高于正激輸出電壓是肯定的。不過在大多數(shù)情況下， 最好還是采用

21、半波平均值的概念來進(jìn)行電路分析或計(jì)算，以免需要進(jìn)行復(fù)雜的指數(shù)函數(shù)運(yùn)算。當(dāng)要求推挽式變壓器開關(guān)電源輸出電壓波形的反沖幅度很小時(shí)，可采用如圖1-29所示的電路。TUo圖1-29與圖1-27相比，多了兩個(gè)阻尼二極管 D1、D2,它們分別與控制開關(guān) K1、K2并聯(lián)。 當(dāng)控制開關(guān)K1由接通轉(zhuǎn)換到關(guān)斷時(shí)，在N2線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢 e2,不管K2處于什么工作狀態(tài)，接通或關(guān)斷，只要N2線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢 e2的幅度超過工作電壓 Ui，二極管D2就會(huì)導(dǎo)通，相當(dāng)于感應(yīng)電動(dòng)勢e2通過二極管 D2被工作電壓 Ui限幅，同時(shí)也相當(dāng)于變壓器次級(jí)線圈N3繞組輸出電壓uo也要通過電磁感應(yīng)被 Ui進(jìn)行限幅，而二極管D2

22、對(duì)控制開關(guān)K2的工作幾乎不受影響。同理，當(dāng)控制開關(guān) K2由接通轉(zhuǎn)換到關(guān)斷時(shí)，不管 K1處于什么工作狀態(tài)，只要 N1線圈中 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢 el的幅度超過工作電壓 Ui，二極管D1就會(huì)導(dǎo)通，感應(yīng)電動(dòng)勢 el就會(huì) 通過二極管 D1被工作電壓 Ui限幅，這也相當(dāng)于變壓器次級(jí)線圈 N3繞組輸出電壓 uo也 要通過變壓比被 Ui進(jìn)行限幅，而二極管 D1對(duì)控制開關(guān)K1的工作幾乎不受影響。一般人們都把 D1、D2稱為阻尼二極管，這是因?yàn)镈1、D2沒有直接對(duì)輸出電壓 uo進(jìn)行限幅，而是通過變壓器初、 次級(jí)之間的感應(yīng)作用間接進(jìn)行的。實(shí)際應(yīng)用中，一般都在開關(guān)三極 管的E-C或場效應(yīng)管的 SD兩個(gè)電極內(nèi)部封裝有一

23、個(gè)阻尼二極管，其作用就是用來對(duì)輸出電壓反沖進(jìn)行阻尼用的。阻尼二極管D1、D2的另一個(gè)作用是防止變壓器初級(jí)線圈N1繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢 el對(duì)控制開關(guān)K1、K2反向擊穿。2 整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源，由于兩個(gè)開關(guān)管輪流交替工作，相當(dāng)于兩個(gè)開關(guān)電源同時(shí)輸出功率，其輸出功率約等于單一開關(guān)電源輸出功率的兩倍。因此，推挽式變壓器開關(guān)電源輸出功率很大，工作效率很高，經(jīng)橋式整流或全波整流后，僅需要很小的濾波電感和電容， 其輸出電壓紋波就可以到達(dá)非常小。圖1-30是橋式整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源工作原理圖，除了整流濾波電路以外， 其余局部電路的工作原理根本與圖 1-27相同

24、。橋式整流電路由 D1、D2、D3、D4組成，C為儲(chǔ) 能濾波電容，R為負(fù)載電阻，Uo為直流輸出電壓，Io為流過負(fù)載電阻的電流。圖1-31是全波整流輸出的推挽式變壓器開關(guān)電源工作原理圖，同樣，除了整流濾波電路以外，其余局部電路的工作原理根本與圖1-27和圖1-30相同。但開關(guān)變壓器的次級(jí)需要多一個(gè)繞組，兩個(gè)繞組N31、N32輪流輸出電壓；全波整流電路由D1、D2組成，C為儲(chǔ)能濾波電容，R為負(fù)載電阻，Uo為直流輸出電壓，Io為流過負(fù)載電阻的電流。圖1-30與圖1-31比擬，橋式整流輸出的推挽式變壓器開關(guān)電源比全波整流輸出的推挽式 變壓器開關(guān)電源多用兩個(gè)整流二極管，但全波整流輸出的開關(guān)變壓器又比橋式

25、整流輸出的開關(guān)變壓器多一組次級(jí)線圈。因此，圖 1-30橋式整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源比擬適用于 輸出電流相對(duì)較小的情況；而圖 1-31全波整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源比擬適用于輸出 電流相對(duì)較大的情況。因?yàn)?，大電流整流二極管本錢高，而且損耗功率也比擬大。下面我們來詳細(xì)分析圖1-30橋式整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源和圖 1-31全波整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源的工作原理。由于圖1-30橋式整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源或圖1-31全波整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源的電壓輸出電路中都接有儲(chǔ)能濾波電容，儲(chǔ)能濾波電容會(huì)對(duì)輸入脈動(dòng)電壓起到平滑的作用，因此，圖1-30和圖1-31中輸出電壓 Uo都不會(huì)出現(xiàn)很

26、高幅度的電壓反沖，其輸出 電壓的峰值Up根本上就可以認(rèn)為是半波平均值Upa。其值略大于正激輸出 nUi,即：橋式整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源或全波整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源，整流濾波輸出電壓Uo的值略大于正激輸出nUi, n為變壓器次級(jí)線圈 N3繞組與初級(jí)線圈 N1繞組或N2繞組的匝數(shù)比。圖 1-30Uo P'ilUi cl N1N31N32uc R圖 1-3 I因此，推挽式變壓器開關(guān)電源的輸出電壓U0,主要還是由1-131丨式來決定。即：推挽式變壓器開關(guān)電源的輸出電壓uo K1或K2接通期間，約等于開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組產(chǎn)生的正激式輸出電壓 Up或Up-的半波平均值 Upa或U

27、pa-:Uq. _ I- pa MKI接通期間(1-134)或tic = Upa- nC;K2接通期間(M35)上式中，uo為推挽式變壓器開關(guān)電源的輸出電壓，n為變壓器次級(jí)線圈 N3繞組與初級(jí)線圈N1繞組或N2繞組的匝數(shù)比，Ui為開關(guān)變壓器初級(jí)線圈 N1繞組或N2繞組的輸入電壓。圖1-32是橋式整流輸出或全波整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源，在兩個(gè)控制開關(guān) K1和K2交替接通和斷開，且占空比D均等于0.5時(shí)，各主要工作點(diǎn)的電壓、電流波形。圖1 -32-a和圖1-32-b分別表示控制開關(guān) K1接通時(shí)，開關(guān)變壓器初級(jí)線圈 N1繞組兩端 的電壓u1的波形，以及流過變壓器初級(jí)線圈 N1繞組兩端的電流i1波

28、形；圖1-32-c和圖 1-32-d分別表示控制開關(guān) K2接通時(shí)，開關(guān)變壓器初級(jí)線圈 N2繞組兩端的電壓 u2的波 形，以及流過開關(guān)變壓器初級(jí)線圈 N2繞組兩端的電流i2的波形；圖1-32-e和圖1-32-f 分別表示控制開關(guān) K1和K2輪流接通時(shí)，開關(guān)變壓器次級(jí)線圈 N3繞組兩端輸出電壓 uo的 波形，以及流過開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組兩端的電流波形。圖1 -32-f中，虛線箭頭表示反激式輸出電流是由最大值開始，然后逐漸減小到最小值；而 實(shí)線箭頭表示正激式輸出電流那么是由最小值開始，然后逐漸增加到最大值；因此，兩者同時(shí)作用的結(jié)果，正好輸出一個(gè)矩形波。a i-OL圖M2從圖1-32-e可以看出

29、，輸出電壓uo雖然還是由兩個(gè)局部組成，一局部為輸入電壓Ui通過變壓器初級(jí)線圈 N1繞組或N2感應(yīng)到次級(jí)線圈 N3繞組的正激式輸出電壓uo；另一 局部為勵(lì)磁電流通過變壓器初級(jí)線圈N1繞組或N2繞組存儲(chǔ)的能量產(chǎn)生的反激式輸出電壓uo;這里反激式輸出電壓uo不會(huì)再使波形產(chǎn)生反沖，是因?yàn)閮?chǔ)能濾波電容會(huì)把反沖電 壓吸收掉，使其成為充電流。由于推挽式變壓器開關(guān)電源輸出電壓的半波平均值Upa幅值根本上是穩(wěn)定的，它不會(huì)像反激式輸出開關(guān)電源那樣，輸出電壓的幅值隨著控制開關(guān)占空比的改變而改變。因此，如果需要調(diào)整推挽式變壓器開關(guān)電源輸出電壓，只能通過改變兩個(gè)控制開關(guān)的占空比，來改變輸出電壓的平均值。因此，在輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開關(guān)電源電路中，必須要在整流輸出電路后面加接一個(gè) LC儲(chǔ)能濾波電路，才能從整流輸出的脈動(dòng)直流電壓中提取平均值輸出。圖1-33是輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開關(guān)電源電路。實(shí)際上圖1-33就是在圖1-31全波整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源電路的根底上，在整流輸出電路后面加接了一個(gè) LC儲(chǔ)能濾波電路。LC儲(chǔ)能濾波電路的工