詳細解析開關電源拓撲結構優(yōu)缺點

電源是一個輸出電壓特性很好的開關電源。

　　3推挽式開關電源變壓器的漏感以及銅阻損耗都比單極性磁化極變壓器小很多，開關電源的工作效率跟高。

　　推挽式開關電源的變壓器屬于雙極性磁化極，磁感應變壓范圍是單極性磁化極的兩倍多，并且變壓器鐵芯不需要氣隙，因此，推挽式開關電源變壓器鐵芯的磁導 率比單極性磁化極的正激或反激開關電源的變壓器鐵芯的磁導率高很多倍，這樣推挽式開關電源變壓器的初級、次級的線圈的匝數(shù)可比單極性磁化極變壓器初級、次 級的線圈的匝數(shù)少一倍以上。所以，推挽式開關電源變壓器的漏感以及銅阻損耗都比單極性磁化極變壓器小很多，所以開關電源的工作效率跟高。

　　4 推挽式開關電源的驅(qū)動電路簡單。

　　推挽式開關電源的兩個開關器件有一個公共接地端，相對于半橋式或全橋式開關電源來說，驅(qū)動電路簡單的多。

　　5 推挽式開關電源不會像半橋、全橋式開關電源那樣出現(xiàn)兩個控制開關同時串通的可能性。

　　6 推挽式開關電源的主要缺點是兩個開關器件需要很高的耐壓值。

　　推挽式開關電源的主要缺點是兩個開關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，推挽式開關電源在220V交流供電設備中很少使用。另外，直流輸出電壓可調(diào)整式推挽開關電源 輸出電壓的調(diào)整范圍比反激式開關電源輸出電壓的調(diào)整范圍小很多，并需要一個儲能濾波電感，因此，推挽式開關電源不宜用于要求負載電壓變化范圍太大的場合，特別是負載很輕或是經(jīng)常開路的場合。

　　7推挽式開關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電源是個缺點，對于大功率輸出的推挽式開關電源是個優(yōu)點。因為大功率變壓器的線 圈一般都是多股線來繞制的，因此，推挽式開關電源的變壓器的兩組初級線圈與用多股線繞制根本沒有區(qū)別，并且兩個線圈與單個線圈相比可以減低一半電流密度。

　　8 推挽式轉(zhuǎn)換器可以看作兩個正激式轉(zhuǎn)換器的組合，在一個開關周期內(nèi)，這兩的正激式轉(zhuǎn)換器交替的工作。若兩個正激式變換器不完全對稱或平衡時，就會出現(xiàn)直流偏磁的現(xiàn)象，經(jīng)過幾個周期累計的偏磁，會使磁芯進入飽和狀態(tài)，并導致高頻變壓器的勵磁電流過大，甚至損壞開關管。

　　9 推挽式、半橋式、全橋式轉(zhuǎn)換器屬于直流-交流-直流轉(zhuǎn)換器。由于直流-交流轉(zhuǎn)換器提高了工作頻率，所以，變壓器和輸出濾波器的體積和重量都可以減小。

　　半橋式開關電源的優(yōu)點和缺點

　　1 半橋式變壓器開關電源輸出功率很大，工作效率很高

　　半橋式變壓器開關電源與推挽式變壓器開關電源一樣，由于兩個開關管輪流交替工作，相當于兩個開關電源同時輸出功率，其輸出功率約等于單一開關電源輸出 功率的兩倍。因此，半橋式變壓器開關電源輸出功率很大，工作效率很高，經(jīng)橋式整流或全波整流后，輸出電壓的電壓脈動系數(shù)Sv和電流脈動系數(shù)Si都很小，僅 需要很小的濾波電感和電容，其輸出電壓紋波和電流紋波就可以達到非常小。

　　2 半橋式開關電源的開關管的耐壓值比較低。

　　半橋式變壓器開關電源最大的優(yōu)點是，對兩個開關器件的耐壓要求比推挽式變壓器開關電源對兩個開關器件的耐壓要求可以降低一半。因為，半橋式變壓器開關 電源兩個開關器件的工作電壓只有輸入電源Ui的一半，其最高耐壓等于工作電壓與反電動勢之和，大約是電源電壓的兩倍，這個結果正好是推挽式變壓器開關電源 兩個開關器件耐壓的一半。因此，半橋式變壓器開關電源主要用于輸入電壓比較高的場合，一般電網(wǎng)電壓為交流220伏供電的大功率開關電源大部分都是用半橋式 變壓器開關電源。

　　3半橋式開關電源的變壓器初級線圈只需要一個繞組，這也是它的優(yōu)點，這對小功率開關電源變壓器的線圈繞制多少帶來一些方便。但對于大功率開關電源變壓器的線圈繞制沒有優(yōu)勢，因為，大功率開關電源變壓器的線圈需要用多股線來繞制。

　　4 半橋式變壓器開關電源的缺點主要是電源利用率比較低，因此，半橋式變壓器開關電源不適宜用于工作電壓較低的場合。另外，半橋式變壓器開關電源中的兩個開關器件連接沒有公共地，與驅(qū)動信號連接比較麻煩。

　　4 半橋式開關電源的缺點是會出現(xiàn)半導通區(qū)，損耗大。

　　半橋式開關電源最大的缺點是，當兩個控制開關K1和K2處于交替轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)的時候，兩個開關器件會同時出現(xiàn)一個很短時間的半導通區(qū)域，即兩個控制開 關同時處于接通狀態(tài)。這是因為開關器件在開始導通的時候，相當于對電容充電，它從截止狀態(tài)到完全導通狀態(tài)需要一個過渡過程;而開關器件從導通狀態(tài)轉(zhuǎn)換到截 止狀態(tài)的時候，相當于對電容放電，它從導通狀態(tài)到完全截止狀態(tài)也需要一個過渡過程。

　　當兩個開關器件分別處于導通和截止過渡過程時，即兩個開關器件都處于半導通狀態(tài)時半導通狀態(tài)時，相當于兩個控制開關同時接通，它們會造成對電源電壓產(chǎn) 生短路;此時，在兩個控制開關的串聯(lián)回路中將出現(xiàn)很大的電流，而這個電流并沒有通過變壓器負載。因此，在兩個控制開關K1和K2同時處于過渡過程期間，兩 個開關器件將會產(chǎn)生很大的功率損耗。為了降低控制開關過渡過程產(chǎn)生的損耗，一般在半橋式開關電源電路中，都有意讓兩個控制開關的接通和截止時間錯開一小段 時間。

　　5 單電容半橋式變壓器開關電源比雙電容半橋式變壓器開關電源節(jié)省一個電容器，這是它的優(yōu)點。另外，單電容半橋式變壓器開關電源剛開始工作的時候，輸出電壓差 不多比雙電容半橋式變壓器開關電源是輸出電壓高一倍，這種特點最適用于作為熒光燈電源，例如，節(jié)能燈或日光燈以及LCD顯示屏的背光燈等。

　　熒光燈一般開始點亮的時候需要很高的電壓，大約幾百伏到幾千伏，而點亮以后工作電壓才需要幾十伏到1百多伏，因此，幾乎所有的節(jié)能燈無一不是使用單電容半橋式變壓器開關電源。

　　6單電容半橋式變壓器開關電源也有缺點，就是開關器件的耐壓要求比雙電容半橋式變壓器開關電源的耐壓高。
　

　　全橋式開關電源的優(yōu)點和缺點

　　1 全橋式變壓器開關電源輸出功率很大，工作效率很高。

　　全橋式變壓器開關電源與推挽式變壓器開關電源一樣，由于兩組開關器件輪流交替工作，相當于兩個開關電源同時輸出功率，其輸出功率約等于單一開關電源輸 出功率的兩倍。因此，全橋式變壓器開關電源輸出功率很大，工作效率很高，經(jīng)橋式整流或全波整流后，其輸出電壓的電壓脈動系數(shù)Sv和電流脈動系數(shù)Si都很 小，僅需要一個很小值的儲能濾波電容或儲能濾波電感，就可以得到一個電壓紋波和電流紋波都很小的輸出電壓。

　　2 全橋式開關電源的優(yōu)點是開關管的耐壓值特別的低。

　　全橋式變壓器開關電源最大的優(yōu)點是，對4個開關器件的耐壓要求比推挽式變壓器開關電源對兩個開關器件的耐壓要求可以降低一半。因為，全橋式變壓器開關 電源4個開關器件分成兩組，工作時2個開關器件互相串聯(lián)，關斷時，每個開關器件所承受的電壓，只有單個開關器件所承受電壓的一半。其最高耐壓等于工作電壓 與反電動勢之和的一半，這個結果正好是推挽式變壓器開關電源兩個開關器件耐壓的一半。

　　3 全橋式變壓器開關電源主要用于輸入電壓比較高的場合，在輸入電壓很高的情況下，采用全橋式變壓器開關電源，其輸出功率要比推挽式變壓器開關電源的輸出功率 大很多。因此，一般電網(wǎng)電壓為交流220伏供電的大功率開關電源大部分都是使用全橋式變壓器開關電源。而在輸入電壓較低的情況下，推挽式變壓器開關電源的 輸出功率又要比全橋式變壓器開關電源的輸出功率大很多。

　　4 全橋式變壓器開關電源的電源利用率比推挽式變壓器開關電源的電源利用率低一些，因為2組開關器件互相串聯(lián)，兩個開關器件接通時總的電壓降要比單個開關器件 接通時的電壓降大一倍;但比半橋式變壓器開關電源的電源利用率高很多。因此，全橋式變壓器開關電源也可以用于工作電源電壓比較低的場合。

　　5與半橋式開關電源一樣，全橋式變壓器開關電源的變壓器初級線圈只需要一個繞組，這也是它的優(yōu)點，這對小功率開關電源變壓器的線圈繞制多少帶來一些方便。但對于大功率開關電源變壓器的線圈繞制沒有優(yōu)勢，因為，大功率開關電源變壓器的線圈需要用多股線來繞。

　　6 全橋式變壓器開關電源的缺點主要是功率損耗比較較大，因此，全橋式變壓器開關電源不適宜用于工作電壓較低的場合，否則工作效率會很低。另外，全橋式變壓器開關電源中的4個開關器件連接沒有公共地，與驅(qū)動信號連接比較麻煩。

　　7 全橋式開關電源的缺點是會出現(xiàn)半導通區(qū)，損耗大。

全橋式開關電源最大的缺點是，當兩組控制開關K1、K4和K2、K3處于交替轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)的時候，4個開關器件會同時出現(xiàn)一個很短時間的半導通區(qū)域， 即兩組控制開關同時處于接通狀態(tài)。這是因為開關器件在開始導通的時候，相