開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)（連載二十四）反激式開關(guān)電源變壓器初級(jí)線圈電感量的計(jì)算

反激式開關(guān)電源變壓器初級(jí)線圈電感量的計(jì)算

反激式開關(guān)電源與正激式開關(guān)電源不同，對于如圖1-19的反激式開關(guān)電源，其在控制開關(guān)接通其間是不向負(fù)載提供能量的，因此，反激式開關(guān)電源在控制開關(guān)接通期間只存儲(chǔ)能量，而僅在控制開關(guān)關(guān)斷期間才把存儲(chǔ)能量轉(zhuǎn)化成反電動(dòng)勢向負(fù)載提供輸出。在控制開關(guān)接通期間反激式開關(guān)電源是通過流過變壓器初級(jí)線圈的勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁通來存儲(chǔ)磁能量的。根據(jù)(1-98)式和(1-102)式，當(dāng)控制開關(guān)接通時(shí)，流過變壓器初級(jí)線圈的最大勵(lì)磁電流為：

(1-123)式就是計(jì)算反激式開關(guān)電源變壓器初級(jí)線圈電感的公式。式中，L1為變壓器初級(jí)線圈的電感，P為變壓器的輸入功率，Ton為控制開關(guān)的接通時(shí)間;I1m為流過變壓器初級(jí)線圈的最大勵(lì)磁電流，I1m= 2I1，I1為流過變壓器初級(jí)線圈的勵(lì)磁電流(平均值，可用有效值代之)。

由此可知，在計(jì)算反激式開關(guān)電源變壓器的參數(shù)時(shí)，不但要根據(jù)(1-120)式計(jì)算變壓器初級(jí)線圈的最少匝數(shù)，還要計(jì)算變壓器初級(jí)線圈的電感量。當(dāng)變壓器初級(jí)線圈的最少匝數(shù)確定以后，變壓器初級(jí)線圈的電感量就只能再由選擇變壓器鐵心氣隙的大小來決定，或由選擇變壓器鐵心的導(dǎo)磁率來決定。

1-7-3-2-3.變壓器初、次級(jí)線圈匝數(shù)比的計(jì)算

圖1-19，反激式開關(guān)電源在控制開關(guān)接通期間是不輸出功率的，僅在控制開關(guān)關(guān)斷期間才把存儲(chǔ)能量轉(zhuǎn)化成反電動(dòng)勢向負(fù)載提供輸出。反激式開關(guān)電源變壓器次級(jí)線圈輸出端一般都接有一個(gè)整流二極管，和一個(gè)儲(chǔ)能濾波電容。由于儲(chǔ)能濾波電容的容量很大，其兩端電壓基本不變，變壓器次級(jí)線圈輸出電壓uo相當(dāng)于被整流二極管和輸出電壓Uo進(jìn)行限幅，因此，被限幅后的剩余電壓幅值正好等于輸出電壓Uo的最大值Up，同時(shí)也等于變壓器次級(jí)線圈輸出電壓uo的半波平均值Upa。

由于反激式變壓器開關(guān)電源的輸出電壓與控制開關(guān)的占空比有關(guān)，因此，在計(jì)算反激式開關(guān)電源變壓器初、次級(jí)線圈的匝數(shù)比之前，首先要確定控制開關(guān)的占空比D。把占空比D確定之后，根據(jù)(1-110)式就可以計(jì)算出反激式開關(guān)電源變壓器的初、次級(jí)線圈的匝數(shù)比。

根據(jù)(1-110)式

(1-110)式和(1-124)式中，Uo為反激式變壓器開關(guān)電源的輸出電壓，Ui變壓器初級(jí)線圈輸入電壓，D為控制開關(guān)的占空比，n = N2/N1為變壓器次級(jí)線圈與初級(jí)線圈的匝數(shù)比。

在正常輸出負(fù)載的情況下，考慮到電源開關(guān)管的耐壓問題，反激式開關(guān)電源控制開關(guān)的占空比D的最大值一般都小于0.5。因此，反激式變壓器開關(guān)電源變壓器次級(jí)線圈大部分時(shí)間都是工作在斷流狀態(tài)，如圖1-21。當(dāng)開關(guān)電源變壓器次級(jí)線圈出現(xiàn)斷流時(shí)，流過負(fù)載電流將全部由儲(chǔ)能濾波電容來提供，電容兩端產(chǎn)生的電壓紋波會(huì)增大很多，并且輸出電壓也會(huì)降低。因此，在考慮變壓器次級(jí)線圈與初級(jí)線圈的匝數(shù)比的時(shí)候，也要把這個(gè)因數(shù)一同進(jìn)行考慮，最好在變壓器次級(jí)線圈與初級(jí)線圈的匝數(shù)比n的基礎(chǔ)上再乘一個(gè)略大于1的系數(shù)K。系數(shù)K一般取1.1~1.3，與占空比的取值有關(guān)，當(dāng)占空比很小時(shí)，K值可取大一些。

這里順便提一下，變壓器線圈漆包線的電流密度一般取每平方毫米為2~3安培比較合適。當(dāng)開關(guān)電源的工作頻率取得很高時(shí)，電流密度最好取得小一些，或者用多股線代替單股線，以免電流在導(dǎo)體中產(chǎn)生趨膚效應(yīng)，增大損耗使導(dǎo)線發(fā)熱。另外，目前繞制變壓器使用的漆包線大部分都不是純銅線，因此電阻率相對比較大，把這些因素一起考慮，電流密度更不能取高。