開關(guān)電源原理與設(shè)計(連載56)雙激式開關(guān)電源變壓器存在的風(fēng)險

開關(guān)變壓器鐵芯出現(xiàn)磁飽和，意味著盡管變壓器初級線圈中的勵磁電流增加，或磁場強度增強，但磁通密度不會隨著增加，即：磁通密度增量ΔB等于0，從而變壓器初級線圈中的感應(yīng)電動勢也等于0，這會導(dǎo)致變壓器初級線圈中的勵磁電流無限大。
在大功率開關(guān)電源中，當(dāng)開關(guān)變壓器鐵芯出現(xiàn)飽和時，流過開關(guān)變壓器初級線圈的勵磁電流將非常大，很容易使開關(guān)器件過流損壞；或者當(dāng)回路電流突然被切斷時，在開關(guān)變壓器的初、次級線圈中將會產(chǎn)生很高的反電動勢，使元器件過壓擊穿。

在雙激式變壓器開關(guān)電源中，開關(guān)器件第一次開始導(dǎo)通的時候，其相位相對于變壓器鐵芯磁滯回線的相位來說，一般都是隨機的。上面舉例，就是開關(guān)器件初始導(dǎo)通相位與變壓器鐵芯磁滯回線的初始相位發(fā)生錯位最嚴(yán)重的情況。這種情況，在對雙激式變壓器開關(guān)電源進(jìn)行電路設(shè)計的時候一定要特別重視。

當(dāng)電源要停止工作的時候，最好按先后順序關(guān)斷電源；先關(guān)整流輸入電源，讓儲能濾波電容充分放完電，最后關(guān)開關(guān)管的驅(qū)動電源，讓電源開關(guān)管一直工作到最后，這相當(dāng)于每關(guān)斷一次電源，開關(guān)變壓器就要被退磁一次；下次開機的時候，變壓器鐵芯磁滯回線的初始相位總是從0開始。目前很多開關(guān)電源在遙控關(guān)機的時候，總是只關(guān)開關(guān)管的驅(qū)動電源，使電源開關(guān)管停止工作，從而達(dá)到關(guān)斷電源的目的，但這種關(guān)斷電源的方法存在比較大的工作風(fēng)險。

另外，雙激式變壓器開關(guān)式穩(wěn)壓電源，其輸出電壓控制一般都是通過改變電源開關(guān)管的占空比，當(dāng)占空比改變的時候，加到變壓器兩端正、負(fù)半周電壓的伏秒容量肯定會發(fā)生變化，使變壓器正負(fù)半周的伏秒容量不相等，脈沖寬度大的半周要比脈沖寬度小的半周伏秒容量大；此時，流過開關(guān)變壓器初級線圈的電流中會含有直流分量，使磁滯回線產(chǎn)生偏移，即：變壓器的等效磁化曲線（等效負(fù)載曲線）出現(xiàn)上下平移。當(dāng)磁滯回線被移出安全區(qū)時，開關(guān)變壓器的鐵芯也會出現(xiàn)磁飽和。這種情況也需特別考慮。

順便指出，雙激式開關(guān)變壓器的伏秒容量與單激式開關(guān)變壓器的伏秒容量，雖然在概念上完全相同，但其所包含的內(nèi)容是有很大差別的。雙激式開關(guān)變壓器的伏秒容量是相對于交流脈沖電壓而言，而單激式開關(guān)變壓器的伏秒容量是相對于直流脈沖電壓而言。在兩者數(shù)值均相等的情況下，兩者對磁通密度增量ΔB的取值范圍卻完全不一樣。

例如：在同樣的伏秒容量條件之下，對于雙激式開關(guān)變壓器初級線圈N1繞組匝數(shù)的計算，可根據(jù)（2-17）式求得，磁通密度增量ΔB的取值范圍是2Bm；而對于單激式開關(guān)變壓器初級線圈N1繞組匝數(shù)的計算，可根據(jù)（2-16）式求得，磁通密度增量ΔB的取值范圍是（Bm－Br）。如果兩者的變壓器鐵芯都不留氣隙，并且兩者的最大磁通密度Bm取值都一樣，為3000高斯；那么，前者的磁通密度增量可達(dá)6000高斯，而后者的磁通密度增量一般只有500高斯左右。

由此可見，前者的磁通密度增量是后者的12倍。如果把雙激式開關(guān)變壓器當(dāng)成單激式開關(guān)變壓器來使用，勢必會損壞。實際上，當(dāng)開關(guān)器件初始導(dǎo)通相位與雙激式變壓器鐵芯磁滯回線的初始相位發(fā)生嚴(yán)重錯位時，就相當(dāng)于雙激式變壓器被當(dāng)作單激式變壓器來使用。因此，采用單激式變壓器的設(shè)計方法來對單激式變壓器進(jìn)行設(shè)計，在使用中是最安全的。

目前很多大功率開關(guān)電源，特別是電視機開關(guān)電源，為了降低成本一般都不另外增設(shè)遙控開、關(guān)機輔助電源，電視機在待機的時候開關(guān)電源還是在工作的；為了降低待機功耗，開關(guān)電源在待機的時候，一般都是采用間歇工作的方式；開關(guān)電源工作于間歇，驅(qū)動電路輸出的不是連續(xù)脈沖開關(guān)信號，而是間隔好幾個周期才輸出一組或幾組脈沖開關(guān)信號；這種工作方式很容易造成電源開關(guān)管導(dǎo)通相位與變壓器鐵芯磁滯回線的相位互相錯位，使開關(guān)變壓器出現(xiàn)磁飽和而損壞。因此，很多電視機電源起火都不是電視機正在正常接收電視節(jié)目的時候，而是電視機處于待機休息的時候。這種情況需要特別注意。