探究變壓器開(kāi)關(guān)電源的關(guān)鍵原理

在Toff期間，控制開(kāi)關(guān)K關(guān)斷，流過(guò)變壓器初級(jí)線圈的電流突然為0。由于變壓器初級(jí)線圈回路中的電流產(chǎn)生突變，而變壓器鐵心中的磁通量不能突變，因此，必須要求流過(guò)變壓器次級(jí)線圈回路的電流也跟著突變，以抵消變壓器初級(jí)線圈電流突變的影響，要么，在變壓器初級(jí)線圈回路中將出現(xiàn)非常高的反電動(dòng)勢(shì)電壓，把控制開(kāi)關(guān)或變壓器擊穿。

如果變壓器鐵心中的磁通ф產(chǎn)生突變，變壓器的初、次級(jí)線圈就會(huì)產(chǎn)生無(wú)限高的反電動(dòng)勢(shì)，反電動(dòng)勢(shì)又會(huì)產(chǎn)生無(wú)限大的電流，而電流在線圈中產(chǎn)生的磁力線又會(huì)抵制磁通的變化，因此，變壓器鐵心中的磁通變化，最終還是要受到變壓器初、次級(jí)線圈中的電流來(lái)約束的。

因此，在控制開(kāi)關(guān)K關(guān)斷的Toff期間，變壓器鐵心中的磁通 主要由變壓器次級(jí)線圈回路中的電流來(lái)決定，即：

e2 =-N2*dф/dt =-L2*di2/dt = i2R —— K關(guān)斷期間 (1-64)

式中負(fù)號(hào)表示反電動(dòng)勢(shì)e2的極性，即：K接通與關(guān)斷時(shí)變壓器次級(jí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的極性正好相反。對(duì)(1-64)式階微分方程求解得：

式中C為常數(shù)，把初始條件代入上式，就很容易求出C，由于控制開(kāi)關(guān)K由接通狀態(tài)突然轉(zhuǎn)為關(guān)斷時(shí)，變壓器初級(jí)線圈回路中的電流突然為0，而變壓器鐵心中的磁通量不能突變，因此，變壓器次級(jí)線圈回路中的電流i2一定正好等于控制開(kāi)關(guān)K接通期間的電流i2(Ton+)，與變壓器初級(jí)線圈回路中勵(lì)磁電流被折算到變壓器次級(jí)線圈回路電流之和。所以(1-65)式可以寫(xiě)為：

(1-66)式中，括弧中的第一項(xiàng)表示變壓器次級(jí)線圈回路中的電流，第二項(xiàng)表示變壓器初級(jí)線圈回路中勵(lì)磁電流被折算到變壓器次級(jí)線圈回路的電流。

單激式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓uo等于：

(1-68)式中的Up-就是反擊式輸出電壓的峰值，或輸出電壓最大值。由此可知，在控制開(kāi)關(guān)K關(guān)斷瞬間，當(dāng)變壓器次級(jí)線圈回路負(fù)載開(kāi)路時(shí)，變壓器次級(jí)線圈回路會(huì)產(chǎn)生非常高的反電動(dòng)勢(shì)。理論上需要時(shí)間t等于無(wú)限大時(shí)，變壓器次級(jí)線圈回路輸出電壓才為0，但這種情況一般不會(huì)發(fā)生，因?yàn)榭刂崎_(kāi)關(guān)K的關(guān)斷時(shí)間等不了那么長(zhǎng)。

從(1-67)式可以看出，開(kāi)關(guān)電源變壓器的工作原理與普通變壓器的工作原理是不一樣的。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源工作于正激時(shí)，開(kāi)關(guān)電源變壓器的工作原理與普通變壓器的工作原理基本相同；當(dāng)開(kāi)關(guān)電源工作于反激時(shí)，開(kāi)關(guān)電源變壓器的工作原理相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)能電感。如果我們把輸出電壓uo的正、負(fù)半波分別用平均值Upa、Upa-來(lái)表示，則有：

分別對(duì)(1-71)和(1-72)兩式進(jìn)行積分得：

由此我們可以求得，單激式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓正半波的面積與負(fù)半波的面積完全相等，即：