反激式变压器开关电源的优缺点

已经对正激式变压器开关电源的优缺点进行详细分析。为了表征各种电压或电流波形的好坏,一般都是拿电压或电流的幅值、平均值、有效值、一次谐波等参量互相进行比较。在开关电源之中,电压或电流的幅值和平均值最直观,因此,我们用电压或电流的幅值与其平均值之比,称为脉动系数S ;或用电压或电流的有效值与其平均值之比,称为波形系数K 。

电压和电流的脉动系数Sv 、Si 以及波形系数Kv 、Ki 分别表示为:

Sv = Up/Ua —— 电压脉动系数 (1-84)

Si =Im/Ia —— 电流脉动系数 (1-85)

Kv = Ud/Ua —— 电压波形系数 (1-86)

Ki =Id/Ia —— 电流波形系数 (1-87)

上面4式中,Sv 、Si 、Kv 、Ki 分别表示:电压和电流的脉动系数S ,和电压和电流的波形系数K ,在一般可以分清楚的情况下一般都只写字母大写S 或K 。脉动系数S 和波形系数K 都是表征电压或者电流好坏的指标,S 和K 的值,显然是越小越好。S 和K 的值越小,表示输出电压和电流越稳定,产生EMI 干扰也越小。 反激式开关电源在控制开关接通期间不向负载提供功率输出,仅在控制开关关断期间才把存储能量转化成反电动势向负载提供输出;当控制开关的占空比为0.5时,变压器次级线圈输出电压的平均值Ua 约等于电压最大值Up (用半波平均值Upa 代之)的二分之一;而流过负载的电流Io (平均电流)正好等于流过变压器次级线圈最大电流的四分之一。

由(1-84)、(1-85)式可求得,当反激式开关电源当控制开关的占空比为0.5时,电压脉动系数Sv 约等于2或大于2,而电流脉动系数Si 约等于4。反激式开关电源的电压脉动系数与正激式变压器开关电源的电压脉动系数基本相同,但电流脉动系数比正激式变压器开关电源的电流脉动系数大两倍。由此可知,反激式开关电源的电压和电流输出特性要比正激式变压器开关电源差。特别是,反激式开关电源使用的时候,为了防止电源开关管过压击,其占空比一般都取得小于0.5,此时,流过变压器次级线圈的电流会出现断流,电压和电流的脉动系数都会增加,其电压和电流的输出特性将变得更差。

由于反激式开关电源仅在控制开关关断期间才向负载提供能量输出,当负载电流出现变化时,开关电源不能立刻对输出电压或电流产生反应,而需要等到下个工作周期时,通过输出电压取样和调宽控制电路的作用,开关电源才开始对已经过去了的事件进行反应(即改变占空比),因此,反激式开关电源输出电压的瞬态控制特性相对来说比较差。有时,当负载电流变化的频率或相位正好与取样、调宽控制电路输出电压的延时特性在相位保持一致的时候,反激式开关电源输出电压可能会产生抖动。这种情况在电视机开关电源中最容易出现。

反激式开关电源变压器的铁心一般都需要留一定的气隙,一方面是为了防止变压器的铁心因流过变压器初级线圈的电流过大,容易产生磁饱和;另一方面是因为变压器的输出功率大小,需要通过调整变压器铁心的气隙和初级线圈的匝数,来调整变压器初级线圈的电感量大小。因此,反激式开关电源变压器初、次级线圈的漏感都比较大,从而会降低开关电源变压器的工作效率,并且漏感还会产生反电动势,容易把开关器件击穿。

反激式变压器开关电源的优点是电路比较简单,比正反激式变压器开关电源少用一个大储能滤波电感,以及一个续流二极管,因此,反激式变压器开关电源的体积要比正激式变压器开关电源的体积小,且成本也要降低。此外,反激式变压器开关电源输出电压受占空比的调制幅度,相对于正激式变压器开关电源来说要高很多,这个从(1-77)式和(1-78)式或(1-110)式的对比就很明显可以看出来。因此,反激式变压器开关电源要求调控占空比的误差信号幅度比较低,误差信号放大器的增益和动态范围也比较小。由于这些优点,目前,反激式变压器开关电源在家电领域中还是被广泛使用。

已经对正激式变压器开关电源的优缺点进行详细分析。为了表征各种电压或电流波形的好坏,一般都是拿电压或电流的幅值、平均值、有效值、一次谐波等参量互相进行比较。在开关电源之中,电压或电流的幅值和平均值最直观,因此,我们用电压或电流的幅值与其平均值之比,称为脉动系数S ;或用电压或电流的有效值与其平均值之比,称为波形系数K 。

电压和电流的脉动系数Sv 、Si 以及波形系数Kv 、Ki 分别表示为:

Sv = Up/Ua —— 电压脉动系数 (1-84)

Si =Im/Ia —— 电流脉动系数 (1-85)

Kv = Ud/Ua —— 电压波形系数 (1-86)

Ki =Id/Ia —— 电流波形系数 (1-87)

上面4式中,Sv 、Si 、Kv 、Ki 分别表示:电压和电流的脉动系数S ,和电压和电流的波形系数K ,在一般可以分清楚的情况下一般都只写字母大写S 或K 。脉动系数S 和波形系数K 都是表征电压或者电流好坏的指标,S 和K 的值,显然是越小越好。S 和K 的值越小,表示输出电压和电流越稳定,产生EMI 干扰也越小。 反激式开关电源在控制开关接通期间不向负载提供功率输出,仅在控制开关关断期间才把存储能量转化成反电动势向负载提供输出;当控制开关的占空比为0.5时,变压器次级线圈输出电压的平均值Ua 约等于电压最大值Up (用半波平均值Upa 代之)的二分之一;而流过负载的电流Io (平均电流)正好等于流过变压器次级线圈最大电流的四分之一。

由(1-84)、(1-85)式可求得,当反激式开关电源当控制开关的占空比为0.5时,电压脉动系数Sv 约等于2或大于2,而电流脉动系数Si 约等于4。反激式开关电源的电压脉动系数与正激式变压器开关电源的电压脉动系数基本相同,但电流脉动系数比正激式变压器开关电源的电流脉动系数大两倍。由此可知,反激式开关电源的电压和电流输出特性要比正激式变压器开关电源差。特别是,反激式开关电源使用的时候,为了防止电源开关管过压击,其占空比一般都取得小于0.5,此时,流过变压器次级线圈的电流会出现断流,电压和电流的脉动系数都会增加,其电压和电流的输出特性将变得更差。

由于反激式开关电源仅在控制开关关断期间才向负载提供能量输出,当负载电流出现变化时,开关电源不能立刻对输出电压或电流产生反应,而需要等到下个工作周期时,通过输出电压取样和调宽控制电路的作用,开关电源才开始对已经过去了的事件进行反应(即改变占空比),因此,反激式开关电源输出电压的瞬态控制特性相对来说比较差。有时,当负载电流变化的频率或相位正好与取样、调宽控制电路输出电压的延时特性在相位保持一致的时候,反激式开关电源输出电压可能会产生抖动。这种情况在电视机开关电源中最容易出现。

反激式开关电源变压器的铁心一般都需要留一定的气隙,一方面是为了防止变压器的铁心因流过变压器初级线圈的电流过大,容易产生磁饱和;另一方面是因为变压器的输出功率大小,需要通过调整变压器铁心的气隙和初级线圈的匝数,来调整变压器初级线圈的电感量大小。因此,反激式开关电源变压器初、次级线圈的漏感都比较大,从而会降低开关电源变压器的工作效率,并且漏感还会产生反电动势,容易把开关器件击穿。

反激式变压器开关电源的优点是电路比较简单,比正反激式变压器开关电源少用一个大储能滤波电感,以及一个续流二极管,因此,反激式变压器开关电源的体积要比正激式变压器开关电源的体积小,且成本也要降低。此外,反激式变压器开关电源输出电压受占空比的调制幅度,相对于正激式变压器开关电源来说要高很多,这个从(1-77)式和(1-78)式或(1-110)式的对比就很明显可以看出来。因此,反激式变压器开关电源要求调控占空比的误差信号幅度比较低,误差信号放大器的增益和动态范围也比较小。由于这些优点,目前,反激式变压器开关电源在家电领域中还是被广泛使用。


相关内容

  • 推挽式开关电源优缺点
  • 推挽式开关电源优缺点 1.推挽式开关电源变压器的漏感以及铜阻损耗都比单极性磁化极变压器小很多,开关电源的工作效率跟高. 推挽式开关电源的变压器属于双极性磁化极,磁感应变压范围是单极性磁化极的两倍多,并且变压器铁芯不需要气隙,因此,推挽式开关电源变压器铁芯的磁导 率比单极性磁化极的正激或反激开关电源的 ...

  • 内.外桥接线优缺点论述
  • 摘要:桥式接线是将两个线路-变压器单元通过一组断路器连在一起的接线.根据断路器的位置分"内桥"和"外桥"两种接线方式. 关键词:内桥 外桥 优缺点 0 引言 内桥接线的设备比较简单,引出线的切除和投入比较方便,运行灵活性好,还可采用备用电源自投装置.其缺点是, ...

  • 电气主接线各种连接方式优缺点与实际应用
  • 电气主接线各种连接方式优缺点与实际应用 电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中, 为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合 ...

  • 电工高级技师论文范文
  • 电工高级技师论文范文 电力变压器有载调压技术的新进展 [论文摘要]介绍了变压器有载调压系统的现状与存在的问题,以及变压器有载调压技术的新进展,同时对三种典型的调压技术的动作原理和发展过程进行了分析和比较,并得出了一些有价值的结论. 在我国,变压器有载调压技术广泛用于配电系统,在发电厂的升压变压器中 ...

  • 大电流无励磁分接开关的设计与试验
  • 第45卷第10期2008年10月 TRANSFORMER Vol.45OctoberNo.102008 大电流无励磁分接开关的设计与试验 邹 炜 (上海华明电力设备制造有限公司,上海200333) 摘要:介绍了大电流无励磁分接开关的设计思路,并提供了解决型式试验中遇到特殊问题的办法.关键词:变压器: ...

  • 电友须知:变压器选择重要因素.原则
  • 小筱寄语 周三见 和往期内容有重复希望大家谅解,其中穿插以前内容.(均来自公众号配电通)汇总来自各方电友总结!感谢!不喜勿喷 文章底部找小筱 电力交流2群 490903491 变压器是应用法拉第电磁感应定律而升高或降低电压的装置.变压器通常包含两组或以上的线圈.主要用途是升降交流电的电压.改变阻抗及 ...

  • 箱式变电站应用中的优缺点浅析
  • -望塑一塑墅---一日四---型型型型兰坠1箱式变电站优点 1.1技术先进安全可靠 箱体部分采用目前 国内领先技术及工艺, 外壳一般采用镀锌钢回础面虑澄面 板,框架采用标准集装(151600)黑龙江省青冈电业局公德祥 箱材料及制作工艺,有(151700)黑龙江省明水电业局孙辉付宇锋 良好的防腐性能, ...

  • 开关电源与变压器电源的分析
  • 现在的电源大致分两大类:电子开关电源和变压器电源. 开关电源:: 开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM )控制IC 和MOSFET 构成.开关电源和线性电源相比,二者的成本都随着输出功率的增加而增长,但二者增长 ...

  • 工厂供电试题及参考答案2
  • 一.填空题 1.三相交流电力系统中,作为供电电源的发电机和变压器的中性点有三种运行方式:一种是 电源中性点 不接地 , 一种是中性点 经阻抗接地 , 再有一种是中性点 直接接地 .我国220/380V低压配电系统广泛采用中性点 直接接地 运行方式. 2.接地体就是 埋入地中并直接与大地接触的金属导体 ...