开关电源原理与设计（连载27）双激式变压器开关电源(part2)

电压uo，主要由开关电源变压器次级线圈N3绕组输出的正激电压来决定。

图1-28是图1-27推挽式变压器开关电源，在负载为纯电阻，且两个控制开关K1和K2的占空比D均等于0.5时，变压器初、次级线圈各绕组的电压、电流波形。

图1－28

图1-28-a）和图1-28-b）分别表示控制开关K1接通时，开关变压器初级线圈N1绕组两端的电压波形，和流过变压器初级线圈N1绕组两端的电流波形；图1-28-c）和图1-28-d）分别表示控制开关K2接通时，开关变压器初级线圈N2绕组两端的电压波形，和流过开关变压器初级线圈N2绕组两端的电流波形；图1-28-e）和图1-28-f）分别表示控制开关K1和K2轮流接通时，开关变压器次级线圈N3绕组两端输出电压uo的波形，和流过开关变压器次级线圈N3绕组两端的电流波形。

从图1-28-b）和图1-28-d）中我们可以看出，当控制开关K1或K2接通瞬间，流过变压器初级线圈N1绕组或N2绕组的电流，其初始值并不等于0，而是产生一个电流突跳，这是因为变压器次级线圈N3绕组中有电流流过的原因。

当变压器次级线圈N3绕组有负载电流流过时，其产生的磁通方向正好与流过变压器次级线圈N1或N2绕组励磁电流产生的磁通方向相反，因此，流过变压器初级线圈N1绕组或N2绕组的电流也要在原来励磁电流的基础上再增加一个电流，来抵消流过变压器次级线圈N3绕组电流的影响。增加电流的大小等于流过变压器次级线圈N3绕组电流的n倍，n为变压器次级线圈N3绕组与初级线圈N1绕组或N2绕组的匝数比。

从图1-28-f）中我们可以看出，流过开关变压器次级线圈N3绕组两端的电流波形是个矩形波，而不是三角波。这是因为推挽式变压器开关电源同时存在正、反激电压输出的缘故。当变压器同时存在正、反激电压输出时，反激式输出的电流是由最大值开始，然后逐渐减小到最小值，如图中虚线箭头所示；而正激式输出的电流则是由最小值开始，然后逐渐增加到最大值，如图中实线箭头所示；因此，两者同时作用的结果，正好输出一个矩形波。

从图1-28-e）还可以看出，输出电压uo由两个部分组成，一部分为输入电压Ui通过变压器初级线圈N1绕组或N2感应到次级线圈N3绕组的正激式输出电压（uo），这个电压的幅度比较稳定，一般不会随着时间变化而变化；另一部分为励磁电流通过变压器初级线圈N1绕组或N2绕组存储的磁能量产生的反激式输出电压[uo]，这个电压会使波形产生反冲，其幅度是时间的指数函数，它会随着时间增大而变变小。

这里还需指出，图1-28-e）中的波形有上冲，在纯电阻负载中是正常的，尽管N1和N2互相都可以把对方看成是变压器次级绕组，并对高于输入电压Ui的反电动势电压进行限幅，但因为线圈N1绕组与线圈N2绕组之间有漏感，线圈N2绕组与线圈N3绕组之间也有漏感，况且，控制开关在刚接通瞬间有比较大的电阻，因此，变压器次级线圈N3绕组瞬间反激输出电压高于正激输出电压是肯定的。不过在大多数情况下，最好还是采用半波平均值的概念来进行电路分析或计算，以免需要进行复杂的指数函数运算。

当要求推挽式变压器开关电源输出电压波形的反冲幅度很小时，可采用如图1-29所示的电路。图1-29与图1-27相比，多了两个阻尼二极管D1、D2，它们分别与控制开关K1、K2并联。当控制开关K1由接通转换到关断时，在N2线圈中产生的感应电动势e2，不管K2处于什么工作状态，接通或关断，只要N2线圈中产生的感应电动势e2的幅度超过工作电压Ui，二极管D2就会导通，相当于感应电动势e2通过二极管D2被工作电压Ui限幅，同时也相当于变压器次级线圈N3绕组输出电压uo也要通过电磁感应被Ui进行限幅，而二极管D2对控制开关K2的工作几乎不受影响。

同理，当控制开关K2由接通转换到关断时，不管K1处于什么工作状态，只要N1线圈中产生的感应电动势e1的幅度超过工作电压Ui，二极管D1就会导通，感应电动势e1就会通过二极管D1被工作电压Ui限幅，这也相当于变压器次级线圈N3绕组输出电压uo也要通过变压比被Ui进行限幅，而二极管D1对控制开关K1的工作几乎不受影响。

一般人们都把D1、D2称为阻尼二极管，这是因为D1、D2没有直接对输出电压uo进行限幅，而是通过变压器初、次级之间的感应作用间接进行的。实际应用中，一般都在开关三极管的E-C或场效应管的S-D两个电极内部封装有一个阻尼二极管，其作用就是用来对输出电压反冲进行阻尼用的。阻尼二极管D1、D2的另一个作用是防止变压器初级线圈N1绕组中产生的感应电动势e1对控制开关K1、K2反向击穿。