開關(guān)電源原理與設(shè)計（連載二十五）反激式變壓器開關(guān)電源的優(yōu)缺點

1-7-4.反激式變壓器開關(guān)電源的優(yōu)缺點

前面已經(jīng)對正激式變壓器開關(guān)電源的優(yōu)缺點進行詳細分析。為了表征各種電壓或電流波形的好壞，一般都是拿電壓或電流的幅值、平均值、有效值、一次諧波等參量互相進行比較。在開關(guān)電源之中，電壓或電流的幅值和平均值最直觀，因此，我們用電壓或電流的幅值與其平均值之比，稱為脈動系數(shù)S;或用電壓或電流的有效值與其平均值之比，稱為波形系數(shù)K。

電壓和電流的脈動系數(shù)Sv、Si以及波形系數(shù)Kv、Ki分別表示為：

Sv = Up/Ua —— 電壓脈動系數(shù) (1-84)

Si =Im/Ia —— 電流脈動系數(shù) (1-85)

Kv = Ud/Ua —— 電壓波形系數(shù) (1-86)

Ki =Id/Ia —— 電流波形系數(shù) (1-87)

上面4式中，Sv、Si、Kv、Ki分別表示：電壓和電流的脈動系數(shù)S，和電壓和電流的波形系數(shù)K，在一般可以分清楚的情況下一般都只寫字母大寫S或K。脈動系數(shù)S和波形系數(shù)K都是表征電壓或者電流好壞的指標(biāo)，S和K的值，顯然是越小越好。S和K的值越小，表示輸出電壓和電流越穩(wěn)定，產(chǎn)生EMI干擾也越小。

反激式開關(guān)電源在控制開關(guān)接通期間不向負載提供功率輸出，僅在控制開關(guān)關(guān)斷期間才把存儲能量轉(zhuǎn)化成反電動勢向負載提供輸出;當(dāng)控制開關(guān)的占空比為0.5時，變壓器次級線圈輸出電壓的平均值Ua約等于電壓最大值Up(用半波平均值Upa代之)的二分之一;而流過負載的電流Io(平均電流)正好等于流過變壓器次級線圈最大電流的四分之一。

由(1-84)、(1-85)式可求得，當(dāng)反激式開關(guān)電源當(dāng)控制開關(guān)的占空比為0.5時，電壓脈動系數(shù)Sv約等于2或大于2，而電流脈動系數(shù)Si約等于4。反激式開關(guān)電源的電壓脈動系數(shù)與正激式變壓器開關(guān)電源的電壓脈動系數(shù)基本相同，但電流脈動系數(shù)比正激式變壓器開關(guān)電源的電流脈動系數(shù)大兩倍。由此可知，反激式開關(guān)電源的電壓和電流輸出特性要比正激式變壓器開關(guān)電源差。特別是，反激式開關(guān)電源使用的時候，為了防止電源開關(guān)管過壓擊，其占空比一般都取得小于0.5，此時，流過變壓器次級線圈的電流會出現(xiàn)斷流，電壓和電流的脈動系數(shù)都會增加，其電壓和電流的輸出特性將變得更差。

由于反激式開關(guān)電源僅在控制開關(guān)關(guān)斷期間才向負載提供能量輸出，當(dāng)負載電流出現(xiàn)變化時，開關(guān)電源不能立刻對輸出電壓或電流產(chǎn)生反應(yīng)，而需要等到下個工作周期時，通過輸出電壓取樣和調(diào)寬控制電路的作用，開關(guān)電源才開始對已經(jīng)過去了的事件進行反應(yīng)(即改變占空比)，因此，反激式開關(guān)電源輸出電壓的瞬態(tài)控制特性相對來說比較差。有時，當(dāng)負載電流變化的頻率或相位正好與取樣、調(diào)寬控制電路輸出電壓的延時特性在相位保持一致的時候，反激式開關(guān)電源輸出電壓可能會產(chǎn)生抖動。這種情況在電視機開關(guān)電源中最容易出現(xiàn)。

反激式開關(guān)電源變壓器的鐵心一般都需要留一定的氣隙，一方面是為了防止變壓器的鐵心因流過變壓器初級線圈的電流過大，容易產(chǎn)生磁飽和;另一方面是因為變壓器的輸出功率大小，需要通過調(diào)整變壓器鐵心的氣隙和初級線圈的匝數(shù)，來調(diào)整變壓器初級線圈的電感量大小。因此，反激式開關(guān)電源變壓器初、次級線圈的漏感都比較大，從而會降低開關(guān)電源變壓器的工作效率，并且漏感還會產(chǎn)生反電動勢，容易把開關(guān)器件擊穿。

反激式變壓器開關(guān)電源的優(yōu)點是電路比較簡單，比正反激式變壓器開關(guān)電源少用一個大儲能濾波電感，以及一個續(xù)流二極管，因此，反激式變壓器開關(guān)電源的體積要比正激式變壓器開關(guān)電源的體積小，且成本也要降低。此外，反激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓受占空比的調(diào)制幅度，相對于正激式變壓器開關(guān)電源來說要高很多，這個從(1-77)式和(1-78)式或(1-110)式的對比就很明顯可以看出來。因此，反激式變壓器開關(guān)電源要求調(diào)控占空比的誤差信號幅度比較低，誤差信號放大器的增益和動態(tài)范圍也比較小。由于這些優(yōu)點，目前，反激式變壓器開關(guān)電源在家電領(lǐng)域中還是被廣泛使用。