1-5．單激式變壓器開關(guān)電源

變壓器開關(guān)電源的最大優(yōu)點是，變壓器可以同時輸出多組不同數(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、次級互相隔離，不需共用同一個地。

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行電器隔離的最大好處是：提高設(shè)備的絕緣強度，降低安全風險，同時還可以減輕EMI干擾，并且還容易進行功率匹配。

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雜一些。

單激式變壓器開關(guān)電源的缺點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，因為單激式開關(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。

1-5-1．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是負載電阻。

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

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

所謂單激式變壓器開關(guān)電源，是指開關(guān)電源在一個工作周期之內(nèi)，變壓器的初級線圈只被直流電壓激勵一次。

一般單激式變壓器開關(guān)電源在一個工作周期之內(nèi)，只有半個周期向負載提供功率(或電壓)輸出。

當變壓器的初級線圈正好被直流電壓激勵時，變壓器的次級線圈也正好向負載提供功率輸出，這種變壓器開關(guān)電源稱為正激式開關(guān)電源；當變壓器的初級線圈正好被直流電壓激勵時，變壓器的次級線圈沒有向負載提供功率輸出，而僅在變壓器初級線圈的激勵電壓被關(guān)斷后才向負載提供功率輸出，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。

圖1-16-b中，當只輸出正半波電壓時，為正激式開關(guān)電源；反之，當只輸出負半波電壓時，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，是可以通過調(diào)整變壓器線圈的饒線方向(相位)來改變的。

嚴格地說，只有當控制開關(guān)的占空比等于0.5時，開關(guān)電源的輸出電壓才能稱為正、負半周電壓，但由于人們已習慣了正、負半周的叫法，所以，只要是有正、負電壓輸出的電源，我們還是習慣地把它們稱為正、負半周。

但為了與占空比不等于0.5時的電壓波形相區(qū)別，我們有時特別把占空比不等于0.5時的電壓波形稱為正、負半波。

因此，有些場合在不影響對正、負半波電壓的理解時，或占空比不確定時，我們也習慣地把正、負半波稱為正、負半周。

圖1-16-a中，在Ton期間，控制開關(guān)K接通，輸入電源Ui開始對變壓器初級線圈N1繞組加電，電流從變壓器初級線圈N1繞組的兩端經(jīng)過，通過電磁感應會在變壓器的鐵心中產(chǎn)生磁場，并產(chǎn)生磁力線；同時，在初級線圈N1繞組的兩端要產(chǎn)生自感電動勢E1，在次級線圈N2繞組的兩端也會產(chǎn)生感應電動勢e2；感應電動勢e2作用于負載R的兩端，從而產(chǎn)生負載電流。

因此，在初、次級電流的共同作用下，在變壓器的鐵心中會產(chǎn)生一個由流過變壓器初、次級線圈電流產(chǎn)生的合成磁場，這個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=ф1－ф2——K接通期間(1-60)

其中變壓器初級線圈電流產(chǎn)生的磁通ф1還可以分成兩個部分，一部分用來抵消變壓器次級線圈電流產(chǎn)生的磁通ф2，記為ф10，另一部分是由勵磁電流產(chǎn)生的磁通，記為фΔ1。

顯然ф1=－ф2，фΔ1=ф。

即：變壓器鐵心中產(chǎn)生的磁通量，只與流過變壓器初級線圈中的勵磁電流有關(guān)，與流過變壓器次級線圈中的電流無關(guān)；流過變壓器次級線圈中的電流產(chǎn)生的磁通，完全被流過變壓器初級線圈中的另一部分電流產(chǎn)生的磁通抵消。

根據(jù)電磁感應定律可以對變壓器初級線圈N1繞組回路列出方程：

上式中，Up為正激式開關(guān)電源變壓器次級輸出電壓的幅值(圖1-16-b中正半周)；Ui為正激式開關(guān)電源變壓器初級線圈N1繞組的輸入電壓；n為變壓比，即：開關(guān)變壓器次級線圈輸出電壓與初級線圈輸入電壓之比，n也可以看成是開關(guān)變壓器次級線圈N2繞組與初級線圈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)電源變壓器次級輸出電壓的幅值只與輸入電壓和變壓器的次/初級變壓比有關(guān)。

此帖出自電源技術(shù)論壇

開關(guān)電源,變壓器,連載

這里所說的“單激式”變壓器開關(guān)電源，在其他文獻中通常稱為“單端式”開關(guān)電源，以區(qū)別于推挽式開關(guān)電源。

“單端式開關(guān)電源又可根據(jù)開關(guān)管和整流管工作狀態(tài)區(qū)分為單端正激和單端反激兩種電路。