探究變壓器開關(guān)電源的關(guān)鍵原理

在Toff期間，控制開關(guān)K關(guān)斷，流過變壓器初級線圈的電流突然為0。由于變壓器初級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，必須要求流過變壓器次級線圈回路的電流也跟著突變，以抵消變壓器初級線圈電流突變的影響，要么，在變壓器初級線圈回路中將出現(xiàn)非常高的反電動勢電壓，把控制開關(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、次級線圈就會產(chǎn)生無限高的反電動勢，反電動勢又會產(chǎn)生無限大的電流，而電流在線圈中產(chǎn)生的磁力線又會抵制磁通的變化，因此，變壓器鐵心中的磁通變化，最終還是要受到變壓器初、次級線圈中的電流來約束的。

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

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

式中負(fù)號表示反電動勢e2的極性，即：K接通與關(guān)斷時變壓器次級線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的極性正好相反。對(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，由于控制開關(guān)K由接通狀態(tài)突然轉(zhuǎn)為關(guān)斷時，變壓器初級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，變壓器次級線圈回路中的電流i2一定正好等于控制開關(guān)K接通期間的電流i2(Ton+)，與變壓器初級線圈回路中勵磁電流被折算到變壓器次級線圈回路電流之和。所以(1-65)式可以寫為：

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

單激式變壓器開關(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，在控制開關(guān)K關(guān)斷瞬間，當(dāng)變壓器次級線圈回路負(fù)載開路時，變壓器次級線圈回路會產(chǎn)生非常高的反電動勢。理論上需要時間t等于無限大時，變壓器次級線圈回路輸出電壓才為0，但這種情況一般不會發(fā)生，因為控制開關(guān)K的關(guān)斷時間等不了那么長。

從(1-67)式可以看出，開關(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)開關(guān)電源工作于正激時，開關(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)開關(guān)電源工作于反激時，開關(guān)電源變壓器的工作原理相當(dāng)于一個儲能電感。如果我們把輸出電壓uo的正、負(fù)半波分別用平均值Upa、Upa-來表示，則有：

分別對(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：