開關(guān)電源原理與設計(1)(編輯修改稿)
2025-02-09 17:05 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 經(jīng)詳細介紹過的正、反激電壓輸出電路特性。上面分析雖然都是以單極性脈沖輸入為例，但對雙極性脈沖輸入同樣有效；在方法上，只須把雙極性脈沖輸入看成是兩個單極性脈沖分別輸入即可。開關(guān)電源變壓器分單激式開關(guān)電源變壓器和雙激式開關(guān)電源變壓器，兩種開關(guān)電源變壓器的工作原理和結(jié)構(gòu)并不是完全一樣的。單激式開關(guān)電源變壓器的輸入電壓是單極性脈沖，并且還分正反激電壓輸出；而雙激式開關(guān)電源變壓器的輸入電壓是雙極性脈沖，一般是雙極性脈沖電壓輸出。另外，為了防止磁飽和，在單激式開關(guān)電源變壓器的鐵芯中一般都要留氣隙；而雙激式開關(guān)電源變壓器的鐵芯磁通密度變化范圍相對來說比較大，一般不容易出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象，因此，一般都不用留氣隙。單激式開關(guān)電源變壓器還分正激式和反激式兩種，對兩種開關(guān)電源變壓器的技術(shù)參數(shù)要求也不一樣；對正激式開關(guān)電源變壓器的初級電感量要求比較大，而對反激式開關(guān)電源變壓器初級電感量的要求，其大小卻與輸出功率有關(guān)。雙激式開關(guān)電源變壓器鐵芯的磁滯損耗比較大，而單激式開關(guān)電源變壓器鐵芯的磁滯損耗卻比較小。這些參數(shù)基本上都與變壓器鐵芯的磁化曲線有關(guān)，因此，下面首先對變壓器鐵芯的磁化過程進行詳細分析。窗體底端窗體頂端 開關(guān)電源原理與設計（連載49）脈沖序列對單激式開關(guān)電源變壓器鐵芯的磁化part1星期二, 08/04/2009 08:31 — 陶顯芳2111．脈沖序列對單激式開關(guān)電源變壓器鐵芯的磁化為了簡單起見，我們把單激式變壓器開關(guān)電源等效成如圖21所示電路，其中我們把直流輸入電壓通過控制開關(guān)通、斷的作用，看成是一序列直流脈沖電壓，即單極性脈沖電壓，直接給開關(guān)變壓器供電。這里我們特別把變壓器稱為開關(guān)變壓器，以表示圖21所示電路與一般電源變壓器電路在工作原理方面還有區(qū)別的。在一般的電源變壓器電路中，當電源變壓器兩端的輸入電壓為0時，表示輸入端是短路的，因為電源內(nèi)阻可以看作為0；而在開關(guān)變壓器電路中，當開關(guān)變壓器兩端的輸入電壓為0時，表示輸入端是開路的，因為電源內(nèi)阻可以看作為無限大。在圖21中，當一組序列號為…的直流脈沖電壓分別加到開關(guān)變壓器初級線圈a、b兩端時，在開關(guān)變壓器的初級線圈中就會有勵磁電流流過，同時，在開關(guān)變壓器的鐵芯中就會產(chǎn)生磁場，在磁場強度為H的磁場作用下又會產(chǎn)生磁通密度為B的磁力線通量，簡稱磁通，用“Φ ”表示。在變壓器鐵芯中，磁通密度B或磁通Φ 受磁場強度H的作用而發(fā)生變化的過程，稱為磁化過程；因此，用來描述磁通密度B與磁場強度H之間對應變化的關(guān)系曲線，人們都把它稱為磁化曲線。圖22是單激式開關(guān)變壓器鐵芯被磁化時，磁通密度B與磁場強度H之間對應變化的關(guān)系曲線圖。順便指出，在分析變壓器鐵芯的磁化過程中，經(jīng)常使用磁通密度和磁感應強度這兩個名稱，這兩個名稱在本質(zhì)上沒區(qū)別，互相可以通用，不同場合使用不同名稱，只是為了使用方便。如果開關(guān)變壓器的鐵芯在這之前從來沒有被任何磁場磁化過，并且開關(guān)變壓器的伏秒容量足夠大，那么，當?shù)谝粋€直流脈沖電壓加到變壓器初級線圈a、b兩端時，在變壓器初級線圈中將有勵磁電流流過，并在變壓器鐵芯中產(chǎn)生磁場。在磁場強度H的作用下，變壓器鐵芯中的磁感應強度B將會按圖22中01磁化曲線上升；當?shù)谝粋€直流脈沖電壓將要結(jié)束時，磁場強度達到第一個最大值Hm1，同時磁感應強度將會被磁場強度磁化到第一個最大值Bm1 ；由此產(chǎn)生一個磁感應強度增量ΔB，ΔB = Bm1－ 0 。磁感應強度增加，表示流過變壓器初級線圈中的勵磁電流產(chǎn)生的磁場在對變壓器鐵芯進行充磁。當序列脈沖電壓加到開關(guān)變壓器初級線圈a、b兩端時，在變壓器鐵芯中會產(chǎn)生的磁場，這磁場完全是由流過變壓器初級線圈的勵磁電流產(chǎn)生的，流過變壓器初級線圈的勵磁電流為：（28）（28）式中， iμ為流過變壓器初級線圈的勵磁電流，E為加到變壓器初級線圈兩端的電壓，L1為變壓器初級線圈的電感量，t為時間， iμ(0)為初始電流，即t = 0時流過變壓器初級線圈的勵磁電流。如果脈沖序列的占空系數(shù)（占空比）滿足磁化電流在后一個脈沖進入前下降為零，即開關(guān)電源工作于電流臨界連續(xù)或不連續(xù)狀態(tài)。當?shù)谝粋€直流脈沖結(jié)束以后，由于開關(guān)變壓器初級線圈開路，雖然流過變壓器初級線圈中的勵磁電流下降到零，但磁場強度H不會馬上下降到零；此時，變壓器的初、次級線圈會同時產(chǎn)生反電動勢，由于反電動勢的作用，在變壓器的初、次級線圈回路中都會有電流流過，這種回路電流屬于感應電流，或稱感生電流。當?shù)谝粋€直流脈沖結(jié)束時，如果開關(guān)變壓器初級線圈不開路，反電動勢會對輸入電壓進行反充電；如果開關(guān)變壓器初級線圈是開路的，反電動勢會對初級線圈中的分布電容進行充放電，從而會在初級線圈內(nèi)部產(chǎn)生高頻振蕩。由反電動勢產(chǎn)生的感應電流會在變壓器鐵芯中產(chǎn)生反向磁場，使變壓器鐵芯退磁，磁場強度H開始由第一最大值H
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