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1 # 如來之眼
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2 # 上善若水3991798753
要強調的是開關電源中的變壓器不是一般概念上的交流變壓器,因為它的激勵電壓不是正弦波,也不是50周市電,而是交變高頻脈衝波,其中的高次高頻諧波很豐富,所以設計這種變壓器時不能按低頻交流電變壓器方法設計,主要要考慮漏感,分佈電容的損耗,鐵芯也不能用矽鋼片,要用高頻磁芯,還要考慮導線的趨膚效應,不然,變壓器的溫升會造成變壓器過熱,可靠性降低,甚至燒燬。濾波電容也要特別的考慮,高頻損耗大,電解電容的損耗大不宜使用,否則容易降低電路的可靠性,也容易過熱使電解電容損壞。
最基礎的反激式變壓器開關電源的簡單工作原理圖,在這一電路系統中,Ui是開關電源的輸入電壓,T是開關變壓器,K是控制開關,C是儲能濾波電容,R是負載電阻。下圖是反激式變壓器開關電源的電壓輸出波形。
開關電源變壓器和開關管一起構成一個自激(或他激)式的間歇振盪器,從而把輸入直流電壓調製成一個高頻脈衝電壓。在反激式電路中,當開關管導通時,變壓器把電能轉換成磁場能儲存起來,當開關管截止時則釋放出來。在正激式電路中,當開關管導通時,輸入電壓直接向負載供給並把能量儲存在儲能電感中。當開關管截止時,再由儲能電感進行續流向負載傳遞。
變壓器的初級電感量是202uH,參與耦合的卻只有200uH,那麼有2uH是漏感。次級是50uH,沒有漏感。變壓器的電感比是200:50,那麼意味著變壓器的匝比NP/NS=2:1設定瞬態掃描,時間10ms,步長10ns,穩態時的波形:
t0時刻,MOS開通,初級電流線性上升。 t1時刻,MOS關斷,初級感應電動勢耦合到次級向輸出電容轉移能量。漏感在MOS上產生電壓尖峰。輸出電壓透過繞組耦合,按照匝比關係反射到初級。這些和CCM模式時是一樣的。這一狀態維持到t2時刻結束。 t2時刻,次級二極體電流,也就是次級電感電流降到了零。這意味著磁芯中的能量已經完全釋放了。那麼因為二管電流降到了零,二極體也就自動截止了,次級相當於開路狀態,輸出電壓不再反射回初級了。由於此時MOS的Vds電壓高於輸入電壓,所以在電壓差的作用下,MOS的結電容和初級電感發生諧振。諧振電流給MOS的結電容放電。Vds電壓開始下降,經過1/4之一個諧振週期後又開始上升。由於RCD箝位電路的存在,這個振盪是個阻尼振盪,幅度越來越小。 t2到t3時刻,變壓器是不向輸出電容輸送能量的。輸出完全靠輸出的儲能電容來維持。 t3時刻,MOS再次開通,由於這之前磁芯能量已經完全釋放,電感電流為零。所以初級的電流是從零開始上升的。