開關電源原理與設計（連載二十五）反激式變壓器開關電源的優(yōu)缺點

1-7-4.反激式變壓器開關電源的優(yōu)缺點

前面已經(jīng)對正激式變壓器開關電源的優(yōu)缺點進行詳細分析。為了表征各種電壓或電流波形的好壞，一般都是拿電壓或電流的幅值、平均值、有效值、一次諧波等參量互相進行比較。在開關電源之中，電壓或電流的幅值和平均值最直觀，因此，我們用電壓或電流的幅值與其平均值之比，稱為脈動系數(shù)S;或用電壓或電流的有效值與其平均值之比，稱為波形系數(shù)K。

電壓和電流的脈動系數(shù)Sv、Si以及波形系數(shù)Kv、Ki分別表示為：

Sv = Up/Ua —— 電壓脈動系數(shù) (1-84)

Si =Im/Ia —— 電流脈動系數(shù) (1-85)

Kv = Ud/Ua —— 電壓波形系數(shù) (1-86)

Ki =Id/Ia —— 電流波形系數(shù) (1-87)

上面4式中，Sv、Si、Kv、Ki分別表示：電壓和電流的脈動系數(shù)S，和電壓和電流的波形系數(shù)K，在一般可以分清楚的情況下一般都只寫字母大寫S或K。脈動系數(shù)S和波形系數(shù)K都是表征電壓或者電流好壞的指標，S和K的值，顯然是越小越好。S和K的值越小，表示輸出電壓和電流越穩(wěn)定，產(chǎn)生EMI干擾也越小。

反激式開關電源在控制開關接通期間不向負載提供功率輸出，僅在控制開關關斷期間才把存儲能量轉(zhuǎn)化成反電動勢向負載提供輸出;當控制開關的占空比為0.5時，變壓器次級線圈輸出電壓的平均值Ua約等于電壓最大值Up(用半波平均值Upa代之)的二分之一;而流過負載的電流Io(平均電流)正好等于流過變壓器次級線圈最大電流的四分之一。

由(1-84)、(1-85)式可求得，當反激式開關電源當控制開關的占空比為0.5時，電壓脈動系數(shù)Sv約等于2或大于2，而電流脈動系數(shù)Si約等于4。反激式開關電源的電壓脈動系數(shù)與正激式變壓器開關電源的電壓脈動系數(shù)基本相同，但電流脈動系數(shù)比正激式變壓器開關電源的電流脈動系數(shù)大兩倍。由此可知，反激式開關電源的電壓和電流輸出特性要比正激式變壓器開關電源差。特別是，反激式開關電源使用的時候，為了防止電源開關管過壓擊，其占空比一般都取得小于0.5，此時，流過變壓器次級線圈的電流會出現(xiàn)斷流，電壓和電流的脈動系數(shù)都會增加，其電壓和電流的輸出特性將變得更差。

由于反激式開關電源僅在控制開關關斷期間才向負載提供能量輸出，當負載電流出現(xiàn)變化時，開關電源不能立刻對輸出電壓或電流產(chǎn)生反應，而需要等到下個工作周期時，通過輸出電壓取樣和調(diào)寬控制電路的作用，開關電源才開始對已經(jīng)過去了的事件進行反應(即改變占空比)，因此，反激式開關電源輸出電壓的瞬態(tài)控制特性相對來說比較差。有時，當負載電流變化的頻率或相位正好與取樣、調(diào)寬控制電路輸出電壓的延時特性在相位保持一致的時候，反激式開關電源輸出電壓可能會產(chǎn)生抖動。這種情況在電視機開關電源中最容易出現(xiàn)。

反激式開關電源變壓器的鐵心一般都需要留一定的氣隙，一方面是為了防止變壓器的鐵心因流過變壓器初級線圈的電流過大，容易產(chǎn)生磁飽和;另一方面是因為變壓器的輸出功率大小，需要通過調(diào)整變壓器鐵心的氣隙和初級線圈的匝數(shù)，來調(diào)整變壓器初級線圈的電感量大小。因此，反激式開關電源變壓器初、次級線圈的漏感都比較大，從而會降低開關電源變壓器的工作效率，并且漏感還會產(chǎn)生反電動勢，容易把開關器件擊穿。

反激式變壓器開關電源的優(yōu)點是電路比較簡單，比正反激式變壓器開關電源少用一個大儲能濾波電感，以及一個續(xù)流二極管，因此，反激式變壓器開關電源的體積要比正激式變壓器開關電源的體積小，且成本也要降低。此外，反激式變壓器開關電源輸出電壓受占空比的調(diào)制幅度，相對于正激式變壓器開關電源來說要高很多，這個從(1-77)式和(1-78)式或(1-110)式的對比就很明顯可以看出來。因此，反激式變壓器開關電源要求調(diào)控占空比的誤差信號幅度比較低，誤差信號放大器的增益和動態(tài)范圍也比較小。由于這些優(yōu)點，目前，反激式變壓器開關電源在家電領域中還是被廣泛使用。