單激式變壓器開關(guān)電源

變壓器開關(guān)電源的最大優(yōu)點(diǎn)是，變壓器可以同時(shí)輸出多組不同數(shù)值的電壓,，改變輸出電壓和輸出電流很容易，只需改變變壓器的匝數(shù)比和漆包線截面積的大小即可,；另外,，變壓器初、次級(jí)互相隔離,，不需共用同一個(gè)地,。因此，變壓器開關(guān)電源也有人把它稱為離線式開關(guān)電源,。這里的離線并不是不需要輸入電源,，而是輸入電源與輸出電源之間沒有導(dǎo)線連接,，完全是通過磁場偶合傳輸能量。

變壓器開關(guān)電源采用變壓器把輸入輸出進(jìn)行電器隔離的最大好處是,，提高設(shè)備的絕緣強(qiáng)度,，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還可以減輕EMI干擾,，并且還容易進(jìn)行功率匹配,。

變壓器開關(guān)電源有單激式變壓器開關(guān)電源和雙激式變壓器開關(guān)電源之分，單激式變壓器開關(guān)電源普遍應(yīng)用于小功率電子設(shè)備之中,，因此,，單激式變壓器開關(guān)電源應(yīng)用非常廣泛。而雙激式變壓器開關(guān)電源一般用于功率較大的電子設(shè)備之中,，并且電路一般也要復(fù)雜一些,。

單激式變壓器開關(guān)電源的缺點(diǎn)是變壓器的體積比雙激式變壓器開關(guān)電源的激式變壓器的體積大，因?yàn)閱渭な介_關(guān)電源的變壓器的磁芯只工作在磁回路曲線的單端,，磁回路曲線變化的面積很小,。

單激式變壓器開關(guān)電源的工作原理

圖1-16-a是單激式變壓器開關(guān)電源的最簡單工作原理圖。圖1-16-a中,，Ui是開關(guān)電源的輸入電壓,，T是開關(guān)變壓器，K是控制開關(guān),，R是負(fù)載電阻,。

當(dāng)控制開關(guān)K接通的時(shí)候，直流輸入電壓Ui首先對變壓器T的初級(jí)線圈N1繞組供電,，電流在變壓器初級(jí)線圈N1繞組的兩端會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢e1,；同時(shí)，通過互感M的作用,，在變壓器次級(jí)線圈N2繞組的兩端也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢e2,；當(dāng)控制開關(guān)K由接通狀態(tài)突然轉(zhuǎn)為關(guān)斷狀態(tài)的時(shí)候，電流在變壓器初級(jí)線圈N1繞組中存儲(chǔ)的能量（磁能）也會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢e1,；同時(shí),，通過互感M的作用，在變壓器次級(jí)線圈N2繞組中也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢e2,。

因此,，在控制開關(guān)K接通之前和接通之后，在變壓器初,、次級(jí)線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢方向是不一樣的,。

所謂單激式變壓器開關(guān)電源，是指開關(guān)電源在一個(gè)工作周期之內(nèi),，變壓器的初級(jí)線圈只被直流電壓激勵(lì)一次,。一般單激式變壓器開關(guān)電源在一個(gè)工作周期之內(nèi),，只有半個(gè)周期向負(fù)載提供功率（或電壓）輸出。當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈正好被直流電壓激勵(lì)時(shí),，變壓器的次級(jí)線圈也正好向負(fù)載提供功率輸出,，這種變壓器開關(guān)電源稱為正激式開關(guān)電源；當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈正好被直流電壓激勵(lì)時(shí),，變壓器的次級(jí)線圈沒有向負(fù)載提供功率輸出,，而僅在變壓器初級(jí)線圈的激勵(lì)電壓被關(guān)斷后才向負(fù)載提供功率輸出，這種變壓器開關(guān)電源稱為反激式開關(guān)電源,。

圖1-16-b是單激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓的波形,，由于輸出電壓是由變壓器的次級(jí)輸出，因此,，在輸出電壓uo中完全沒有直流成份,。輸出電壓正半波的面積與負(fù)半波的面積完全相等，這是單激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓波形的特點(diǎn),。圖1-16-b中,，當(dāng)只輸出正半波電壓時(shí)，為正激式開關(guān)電源,；反之,，當(dāng)只輸出負(fù)半波電壓時(shí)，為反激式開關(guān)電源,。

順便指出,，圖1-16-b中變壓器輸出電壓波形極性的正負(fù)，是可以通過調(diào)整變壓器線圈的饒線方向（相位）來改變的,。嚴(yán)格地說,，只有當(dāng)控制開關(guān)的占空比等于0.5時(shí)，開關(guān)電源的輸出電壓才能稱為正,、負(fù)半周電壓,，但由于人們已習(xí)慣了正、負(fù)半周的叫法,，所以,，只要是有正、負(fù)電壓輸出的電源,，我們還是習(xí)慣地把它們稱為正,、負(fù)半周。但為了與占空比不等于0.5時(shí)的電壓波形相區(qū)別,，我們有時(shí)特別把占空比不等于0.5時(shí)的電壓波形稱為正、負(fù)半波,。因此,，有些場合在不影響對正,、負(fù)半波電壓的理解時(shí)，或占空比不確定時(shí),，我們也習(xí)慣地把正,、負(fù)半波稱為正、負(fù)半周,。

圖1-16-a中,，在Ton期間，控制開關(guān)K接通,，輸入電源Ui開始對變壓器初級(jí)線圈N1繞組加電,，電流從變壓器初級(jí)線圈N1繞組的兩端經(jīng)過，通過電磁感應(yīng)會(huì)在變壓器的鐵心中產(chǎn)生磁場,，并產(chǎn)生磁力線,；同時(shí)，在初級(jí)線圈N1繞組的兩端要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢E1,，在次級(jí)線圈N2繞組的兩端也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢e2,；感應(yīng)電動(dòng)勢e2作用于負(fù)載R的兩端，從而產(chǎn)生負(fù)載電流,。因此,，在初、次級(jí)電流的共同作用下,，在變壓器的鐵心中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)由流過變壓器初,、次級(jí)線圈電流產(chǎn)生的合成磁場，這個(gè)磁場的大小可用磁力線通量（簡稱磁通量）,，即磁力線的數(shù)目ф來表示,。

ф= ф 1－ф2 —— K接通期間 （1-60）

其中變壓器初級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁通 ф1還可以分成兩個(gè)部分，一部分用來抵消變壓器次級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁通 ф2,，記為 ф10,，另一部分是由勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁通，記為фΔ 1,。顯然 ф10 =－ ф2,，фΔ 1 =ф 。即：變壓器鐵心中產(chǎn)生的磁通量 ,，只與流過變壓器初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流有關(guān),，與流過變壓器次級(jí)線圈中的電流無關(guān)；流過變壓器次級(jí)線圈中的電流產(chǎn)生的磁通,，完全被流過變壓器初級(jí)線圈中的另一部分電流產(chǎn)生的磁通抵消,。

根據(jù)電磁感應(yīng)定律可以對變壓器初級(jí)線圈N1繞組回路列出方程：

e1 = N1*dф/dt = Ui —— K接通期間 （1-61）

同樣，可以對變壓器次級(jí)線圈N2繞組回路列出方程：

e2 = N2 *dф/dt = Up —— K接通期間 （1-62）

根據(jù)（1-61）和（1-62）可以求得：

Up = e2 =n*E1 = n*Ui —— K接通期間 （1-63）

上式中，Up為正激式開關(guān)電源變壓器次級(jí)輸出電壓的幅值（圖1-16-b中正半周）,；Ui為正激式開關(guān)電源變壓器初級(jí)線圈N1繞組的輸入電壓,；n為變壓比，即：開關(guān)變壓器次級(jí)線圈輸出電壓與初級(jí)線圈輸入電壓之比,，n也可以看成是開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N2繞組與初級(jí)線圈N1繞組的匝數(shù)比,，即：n = N2/N1。

由此可知,，在控制開關(guān)K接通期間,，正激式開關(guān)電源變壓器次級(jí)輸出電壓的幅值只與輸入電壓和變壓器的次/初級(jí)變壓比有關(guān)。