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          自激式開關(guān)電源三個重要公式的推導(dǎo)與驗(yàn)證

          作者:葛中海(中山市技師學(xué)院,廣東中山 528400) 時間:2022-07-29 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

          摘要:本文討論了的三個重要公式與電路的諸多參數(shù)有關(guān),它們之間存在一定的內(nèi)在邏輯關(guān)系。三個重要公式的分析與推導(dǎo)過程,具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義,對于的設(shè)計(jì)、參數(shù)的變更與優(yōu)選,提供理論上的重要指引。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202207/436841.htm

          關(guān)鍵詞;;

          2015 年,筆者因緣際會編寫《開關(guān)電源實(shí)例電路測試分析與設(shè)計(jì)》一書,在寫作“第三章”《自激式開關(guān)電源的原理與應(yīng)用》時發(fā)現(xiàn),實(shí)測的波形數(shù)據(jù)之間存在千絲萬縷的內(nèi)在邏輯關(guān)系。于是,我就給這些電參量賦予相關(guān)的字母符號,然后分析推演出 3 個公式,并得到實(shí)測波形的恰當(dāng)驗(yàn)證。當(dāng)年測試時 AC110 和 AC220 整流濾波電壓分別為 165 V 和 330 V,今次測量分別為 160 V 和 320 V。雖然眾多測試數(shù)據(jù)稍有差異,但無論過去還是現(xiàn)在,數(shù)據(jù)都很自洽,下面是分析推演及驗(yàn)證過程。

          自激式開關(guān)電源的工作于臨界導(dǎo)電模式(boundary conduction mode, BCM)。tON 期間次級無電流,初級電流從零線性增加,tON 結(jié)束時到達(dá)峰值 I1P ;tOFF 期間初級無電流,次級電流從峰值 I2P 線性減小,tOFF 結(jié)束時剛好降為零,以便重新開始新的周期,這是自激式開關(guān)電源核心本質(zhì)。因此,它完全滿足“伏·秒”相等的原則,故此才能推導(dǎo)出與之相 關(guān)的三個重要公式。

          圖 1 所示為自激式開關(guān)電源最基本的電路,它是根據(jù)實(shí)際電路抽離出來的側(cè)重于能量變換的部分,有關(guān)市電輸入差模與共模干擾抑制、整流濾波和反饋穩(wěn)壓電路均被略去。

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          圖1 自激式開關(guān)電源最基本的電路

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          1 自激動式開關(guān)電源的第一個重要公式

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          圖3 HP1018打印機(jī)自激式開關(guān)電源AC110供電時、負(fù)載100 Ω時工作波形

          1.1 變壓器的匝比

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          1.2 開關(guān)管截止時初級感應(yīng)電壓

          當(dāng)開關(guān)管截止時次級因有電流流過而發(fā)生自感,根據(jù)變壓器工作原理,初級會因互感而產(chǎn)生負(fù)脈沖電壓,也稱次級向初級的反激電壓。這期間,初、次級的匝數(shù)之比仍然等于它們的電壓之比,即:

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          即,開關(guān)管截止時初級繞組感應(yīng)負(fù)脈沖電壓約等于 183 V。

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          2 自激動式開關(guān)電源的第二個重要公式

          在自激式開關(guān)電源中,開關(guān)管導(dǎo)通時變壓器勵磁、磁通量增大;開關(guān)管截止時,次級整流二極管 VD 導(dǎo)通,變壓器消磁、磁通量減小。穩(wěn)定工作時,磁通量的增大量等于減小量,根據(jù)“伏·秒”相等原則,初級繞組每一匝的磁通增加量等于次級繞組每一匝的磁通減小量,即:

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          自激式開關(guān)電源的與振蕩頻率沒有關(guān)系,但當(dāng)電源從 AC110 V 改為 AC220 V 供電時,輔助繞組感應(yīng)的正脈沖電壓加倍,經(jīng) RC 充電通路加到開關(guān)管柵極,使開關(guān)管開啟電壓提前到來,充放電速度加快、振蕩頻率升高。如圖 4(AC110 V 供電)和圖 6(AC220 V 供電)所示,在負(fù)載同為 100 Ω 時,后者的工作頻率明顯高于前者。

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          參考文獻(xiàn):

          [1] 葛中海.開關(guān)電源實(shí)例電路測試分析與設(shè)計(jì)圖書目錄(第2版)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2015:89-92.

          (注:本文轉(zhuǎn)載自《電子產(chǎn)品世界》2022年7月期)



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