跟电源专家陶显芳学电源技术（二）：漏感与分布电容对输出波形的影响（下）

初级线圈的正激输出半波平均值Upa相等），此时输入电压ui的上升率为0，输入电压ui的上升率小于分布电感Ls对分布电容Cs充电的电压uc上升率，所以，分布电感Ls开始释放能量继续对分布电容Cs进行充电。此时，Ls在释放能量，而输入电压ui和分布电容Cs都在吸收能量，分布电容Cs都两端的电压uc继续按正弦曲线上升。

　　到t2时刻，流过Ls的电流等于0（储存于Ls中的能量被释放完毕），分布电感产生的反电动势对分布电容Cs进行充电结束，此时Cs两端的电压也达到最大值，然后Cs开始按余弦曲线对Ls和输入电压ui进行放电，流过Ls的电流开始反向，Ls开始反向储存磁能量。

　　到t3时刻，Cs两端的电压又与输入电压ui相等，电容停止放电，此时，Ls储存的磁能量将转化成反电动势es给电容Cs进行反向充电，使Cs两端的电压低于输入电压ui。

　　到t4时刻，流过Ls的反向电流等于0，Cs两端的电压达到最低值，然后输入电压又开始通过Ls对Cs进行充电，至此，分布电感Ls与分布电容Cs第一个充放电周期结束。

　　到t4时刻之后，输入电压ui对分布电感Ls和分布电容Cs进行充电的过程，以及分布电感Ls和分布电容Cs互相进行充电的过程，与t0～t4时刻基本相同。但由于在此期间，输入电压的上升率等于0，输入电压不再向分布电感Ls和分布电容Cs提供能量，因此，分布电感Ls与分布电容Cs产生自由振荡的幅度是随着时间衰减的，其衰减速率与等效电阻大小有关。

　　到t10时刻，分布电感Ls与分布电容Cs产生的阻尼自由振荡的幅度被衰减到差不多等于0，此时，分布电容Cs两端的电压等于变压器初级线圈的正激输出半波平均值Upa。关于半波平均值Upa和Upa-的计算方法及定义，请参考第一章的（1-70）和（1-71）式及说明。

　　在图6-b中，Upa为变压器初级线圈正激输出电压的半波平均值，此值与输入电压相等；Upa-为变压器初级线圈反激输出电压的半波平均值，此值与占空比相关；当占空比等于0.5时，Upa-与输入电压在数值上相等，但符号相反。

　　到t11时刻，电源开关管Q1开始关断，由于流过分布电感Ls和励磁电感 的电流通路突然被切断，其必然会产生反电动势 和 ，此二反电动势将与输入电压ui一起串联对分布电容Cs和Cds进行充电。但由于Cs两端的电压与 电压基本相等，因此，对分布电容Cds进行充电的电压正好是输入电压ui与反电动势电压 和 三者之和。

　　到t12时刻，电源开关管Q1已经完全关断，但二反电动势 和 与输入电压ui还继续对分布电容Cs和Cds进行充电，不过，此时Cds的容量已经变得非常小，因为它表示开关管内部的扩散电容，属于电阻性质，当开关管完全关断之后，阻值为无限大。

　　直到t13时刻，分布电感Ls储存的磁能量基本被释放完，二反电动势 和 才停止对分布电容Cs和Cds继续进行充电；此时，分布电容Cs和分布电容Cds的两端电压均达到了最大值，即，加到电源开关管Q1漏极上的电压达到最大值；而后，分布电容Cs又对原充电回路进行放电，并产生自由振荡，但由于电源开关管Q1关断后阻抗为无效大，其放电回路只能通过等效R和励磁电感 进行，所以振幅很快就衰减到0。图3-c为电源开关管D、S两端的波形。

　　在图6-c中，Uda为开关管Q1关断期间，D、S两极之间电压的半波平均值，Uda等于输入电压ui（ui=U）与变压器初级线圈产生反激输出电压的半波平均值Upa-之和；Udp为开关管关断期间D、S两极之间电压的峰值。Udp和Uda的值均与占空比有关，当占空比等于0.5时，Uda约等于输入电压ui（ui=U）的2倍，而Udp则大于输入电压的2倍，并且Udp的值还与漏感Ls的值大小有 关，Ls的值越大，Udp的值也越大。

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　　这里顺便指出，图6-b的波形是很难测量到的，因为分布电感Ls与分布电容Cs产生自由振荡的过程，基本上都在变压器内部的分布电感与分布电容之间进行，用仪器很难直接进行测量；但通过测量变压器次级线圈的波形，也可以间接测量图6-b中波形的振幅；而图6-c的波形可以直接进行测量，两者的振幅均与分布电感Ls的数值大小有关，还与等效电阻R的阻值有关。分布电感Ls的数值越大，振幅也越大，等效电阻R的阻值越大，振幅也越大。

　　当自由振荡很强时，自由振荡会通过电磁辐射的形式给周边的电路或电子设备造成EMI干扰。这一点在进行开关变压器设计时务必要注意，应该尽量减小分布电感Ls的数值。