淺談彩色電視機(jī)開(kāi)關(guān)電源的工程設(shè)計(jì)

2）連續(xù)工作方式如果市電電壓升高或者接收負(fù)載減輕，這使次級(jí)電流i2在Q1的下一次導(dǎo)通到來(lái)之時(shí)仍未下降到零，磁芯仍含有一部分儲(chǔ)能，它會(huì)反映到初級(jí)，使此后Q1的每一次導(dǎo)通，相應(yīng)的初級(jí)電流i1及磁通φ都不是從零而是從一個(gè)恒定值開(kāi)始上升。這種工作狀態(tài)叫連續(xù)方式，其波形如圖4所示。

圖4 連 續(xù) 方 式 波 形

應(yīng)該指出，根據(jù)磁通復(fù)位原則，在連續(xù)方式中會(huì)存在一個(gè)磁通平衡點(diǎn)φO，在φO的基礎(chǔ)上讓導(dǎo)通時(shí)的磁通增加量Δφ1等于截止時(shí)磁通減少量Δφ2，故有

VDCton=VOtoff

得出

VO=VDC= (10)

由式（10）可知，如果圖1的電路工作在連續(xù)方式中，則輸出電壓VO只取決于匝數(shù)比NS/NP，時(shí)間比ton/toff以及輸入直流電壓VDC，而和負(fù)載RL無(wú)關(guān)。

同樣地，實(shí)際的電源應(yīng)該象圖3那樣加入反饋電路，那么由式(10)可知，這個(gè)電路的作用應(yīng)該是當(dāng)輸入直流電壓VDC升高時(shí)，讓ton減少，或者當(dāng)VDC減少時(shí)，讓ton升高，以便保持輸出電壓VO不變。

如果將式(8)代入式(10)，則有

VDCton=VNPtoff （11）

由此可進(jìn)一步簡(jiǎn)化式(9)，即截止時(shí)功率管Q1所承受的最大電壓應(yīng)力可化為

VDSmax=VDCmax＋VO=VDCmax＋VDCmax= (12)

考慮功率管還要承受由變壓器漏電感所引起的電壓尖峰(其值約為0.3VDCmax)。因此實(shí)際VDSmax′應(yīng)為

VDSmax′=VDSmax＋0.3VDCmax=1.3VDCmax＋(NP/NS)VO (13)

3）實(shí)例

有一29嫉縭踴其最大輸入市電電壓為AC 264V，變壓器NP=32匝，NS=28匝，VO=140V，則由式(13)得出VDSmax′=1.3××264V＋160V=645V。設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)MOSFET管要選擇其VDS耐壓≥VDSmax′的，下面介紹連續(xù)方式的輸入、輸出電流與負(fù)載功率的關(guān)系。

圖5示出連續(xù)方式的初級(jí)和次級(jí)電流波形。其輸出功率等于輸出電壓乘次級(jí)電流脈沖的平均值?，F(xiàn)定義ICSR為次級(jí)電流脈沖線性斜坡部分的中點(diǎn)值，故有

PO=VOICSR=VOICSR(1－ton/T) (14)

ICSR= (15)

圖5中的初級(jí)電流脈沖線性斜坡部分的中點(diǎn)值ICPR，則由Pi=1.25PO=VDCICPR得

ICPR= (16)

圖5 連 續(xù) 方 式 中 的 初 次 級(jí) 電 流 臺(tái) 階

需要注意的是，連續(xù)方式的出現(xiàn)剛好在初級(jí)電流斜坡出現(xiàn)臺(tái)階的時(shí)候，由圖5可見(jiàn)當(dāng)ICPR升高到等于斜坡幅度ΔI1P的一半時(shí)，電流臺(tái)階開(kāi)始出現(xiàn)，此時(shí)的ICPR在連續(xù)方式中是最小的，結(jié)合式(16)有

ICPRmin=ΔI1P=

或者

ΔI1P= (17)

上式的tonmax可由式(11)在給定的最小VDCmin下求出。又因ΔI1P=(VDCmin)ton/LP故有

LP== (18)

利用式(10)～(18)，可以計(jì)算工作于連續(xù)方式下的反激型變換器各相關(guān)參數(shù)值。需要指出的是，分別按二種方式來(lái)設(shè)計(jì)反激型變換器，會(huì)得出很不同的結(jié)果。例如文獻(xiàn)[1]曾使用不連續(xù)與連續(xù)兩種工作方式分別設(shè)計(jì)一個(gè)工作于50kHz的DC/DC反激變換器，假定其輸入DC電壓為38V，輸出5V，輸出功率為50W，則對(duì)初級(jí)電感LP以及初次級(jí)電流會(huì)得出如下表1所示的很不同結(jié)果。

表1 不同工作方式下的反激型變換器設(shè)計(jì)比較

4）兩種工作方式的比較

由表1可見(jiàn)反激型變換器的兩種工作方式會(huì)有很不同的運(yùn)行特性。不連續(xù)方式的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)負(fù)載電流或輸入電壓的突然變化反應(yīng)迅速，這使相應(yīng)的輸出電壓的瞬時(shí)改變較小。但其缺點(diǎn)是次級(jí)峰值電流為連續(xù)方式的2～3倍（相對(duì)于同一個(gè)輸出電流平均值而言）。因此在開(kāi)關(guān)管截止之初，不連續(xù)方式會(huì)有一個(gè)較大的瞬態(tài)輸出電壓尖峰，這將要求一個(gè)較大的LC濾波器去消除它。在開(kāi)關(guān)管截止之初形成的過(guò)大的次級(jí)峰值電流同時(shí)引起RFI問(wèn)題。即便對(duì)于中功率輸出，由于進(jìn)入輸出母線電感的di／dt值很大，它在輸出地線上生成很嚴(yán)重的噪聲尖峰。由于不連續(xù)方式的次級(jí)電流有效值比連續(xù)方式高出近兩倍，這就要求次級(jí)導(dǎo)線線徑較大以及有一個(gè)紋波電流額定值較大的輸出濾波電容。同時(shí)次級(jí)輸出整流二極管也必須耐受高的溫升。另外初級(jí)峰值電流也大于連續(xù)方式的兩倍，如圖2所示，在電流平均值相同的情況下，不連續(xù)方式的三角形電流波形其峰值顯然比連續(xù)方式的梯形波形的峰值為高。其結(jié)果就要求不連續(xù)方式的開(kāi)關(guān)管有較高的電流額定值，造成成本增加。同樣，較高的初級(jí)電流也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的射頻干擾（RFI）問(wèn)題。

盡管不連續(xù)方式有這么多缺點(diǎn)，但實(shí)用上絕大多數(shù)電源都設(shè)計(jì)為這種方式，這是因?yàn)椋旱谝?，不連續(xù)方式要求初級(jí)電感較小，這使它對(duì)輸出負(fù)載電流或輸入電壓的突變響應(yīng)迅速，使相應(yīng)的瞬間輸出電壓ΔVO變化幅度不大（0.2V以下）；第二，連續(xù)方式雖有較低的初、次級(jí)電流，這無(wú)疑是個(gè)優(yōu)點(diǎn)，但它卻需要很大的LP，并使其傳遞函數(shù)有一個(gè)右半相平面零點(diǎn)，容易造成閉環(huán)電路的不穩(wěn)定。因此作為一般用途的開(kāi)關(guān)電源，是較少人選用連續(xù)方式的。但作為彩電開(kāi)關(guān)電源由于其輸入電壓變化范圍大，往往在電壓低端按不連續(xù)方式設(shè)計(jì)，但到了電壓的中高端，電路仍不可避免地進(jìn)入連續(xù)方式，此時(shí)變換器對(duì)負(fù)載電流的突然變化（例如圖像亮度，音量突變等）響應(yīng)慢，VO的瞬時(shí)變化ΔVO加大（約0.2～0.5V），直接影響行輸出級(jí)變壓器各繞組輸出電壓的改變，幸虧由于顯像管束電流量與陽(yáng)極高壓等是同時(shí)加大（減?。┑?，束電流射到屏幕上會(huì)減弱陽(yáng)極高壓的變化，如果調(diào)整合適就能消除因ΔVO所帶來(lái)的對(duì)圖像抖動(dòng)的大部分影響，當(dāng)然此時(shí)我們要注意把反饋環(huán)路中的誤差放大器帶寬調(diào)整得窄一些，以便讓此類變換器能穩(wěn)定地工作。