開關電源原理與設計（連載二十九）

圖1-33中，儲能濾波電感和儲能濾波電容參數的計算，與圖1-2的串聯式開關電源中儲能濾波電感和儲能濾波電容參數的計算方法很相似。根據圖1-33和圖1-34，我們把整流輸出電壓uo和LC濾波電路的電壓uc、電流iL畫出如圖1-35，以便用來計算推挽式變壓器開關電源儲能濾波電感、電容的參數。

圖1-35-a)是整流輸出電壓uo的波形圖。實線表示控制開關K1接通時，推挽式變壓器開關電源開關變壓器次級線圈N3繞組輸出電壓經整流后的波形;虛線表示控制開關K2接通時，推挽式變壓器開關電源開關變壓器次級線圈N3繞組輸出電壓經整流后的波形。Up表示整流輸出峰值電壓(正激輸出電壓)，Up-表示整流輸出最低電壓(反激輸出電壓)，Ua表示整流輸出電壓的平均值。

圖1-35-b)是濾波電容器兩端電壓的波形圖，或濾波電路輸出電壓的波形圖。Uo表示輸出電壓，或濾波電容器兩端電壓的平均值;ΔUc表示電容充電電壓增量，2ΔUc等于輸出電壓紋波。

1-8-1-3-1.推挽式變壓器開關電源儲能濾波電感參數的計算

在圖1-33中，當控制開關K1接通時，輸入電壓Ui通過控制開關K1加到開關變壓器線圈N1繞組的兩端，在控制開關K1接通Ton期間，開關變壓器線圈N3繞組輸出一個幅度為Up(半波平均值)的正激電壓uo，然后加到儲能濾波電感L和儲能濾波電容C組成的濾波電路上，在此期間儲能濾波電感L兩端的電壓eL為：

eL = Ldi/dt = Up – Uo —— K1接通期間 (1-136)

式中：Ui為輸入電壓，Uo為直流輸出電壓，即：Uo為濾波電容兩端電壓uc的平均值。

在此順便說明：由于電容兩端的電壓變化增量ΔU相對于輸出電壓Uo來說非常小，為了簡單，我們這里把Uo當成常量來處理。

對(1-136)式進行積分得：

式中i(0)為初始電流(t = 0時刻流過電感L的電流)，即：控制開關K1剛接通瞬間，流過電感L的電流，或稱流過電感L的初始電流。從圖1-35中可以看出i(0)= Ix 。

當控制開關K由接通期間Ton突然轉換到關斷期間Toff的瞬間，流過電感L的電流iL達到最大值：

(1-139)和(1-140)式就是計算推挽式變壓器開關電源輸出電壓的表達式。式中，Uo為推挽式變壓器開關電源輸出電壓，Ui為推挽式變壓器開關電源輸入電壓，Up為推挽式變壓器開關電源開關變壓器次級線圈N3繞組的正激輸出電壓，Up-為推挽式變壓器開關電源開關變壓器次級線圈N3繞組的反激輸出電壓，n為開關電源次級線圈N3繞組與初級線圈N1繞組或N2繞組的匝數比。

根據上面分析結果，(1-138)式可以寫為：

由(1-75)式可知，當控制開關K1、K2的占空比均為0.5時，Upa與Upa-基本相等，由此我們也可以認為Up與Up-基本相等。

由于，當控制開關K1、K2的占空比均為0.5時，(1-141)式和(1-142)式的計算結果為0。因此，當控制開關K1、K2的占空比均為0.5時，推挽式變壓器開關電源經整流后輸出的電壓波形基本上是純直流，沒有交流成分，輸出電壓Uo等于最大值Up，因此，可以不需要儲能電感濾波。

但是，如果要求輸出電壓可調，推挽式變壓器開關電源的兩個控制開關K1、K2的占空比必須要小于0.5;因為推挽式變壓器開關電源正反激兩種狀態都有電壓輸出，所以在同樣輸出電壓(平均值)的情況下，兩個控制開關K1、K2的占空比相當于要小一倍。由此可知，當要求輸出電壓可調范圍為最大時，占空比最好取值為0.25。

當兩個控制開關K1、K2的占空比取值均為0.25時，Upa = 3Upa-，由此我們也可以認為Up等于3Up-。把上面已知條件代入(1-142)式，可求得：

(1-143)、(1-144)、(1-145)式就是計算推挽式變壓器開關電源儲能濾波電感和濾波輸出電壓的表達式(D為0.25時)。式中Uo為推挽式變壓器開關電源輸出電壓，Ui為推挽式變壓器開關電源輸入電壓，T為控制開關的工作周期，F為控制開關的工作頻率，n為開關電源次級線圈N3繞組與初級線圈N1繞組或N2繞組的匝數比。

同理，(1-143)、(1-144)、(1-145)式的計算結果，只給出了計算推挽式變壓器開關電源儲能濾波電感L的中間值，或平均值，對于極端情況可以在平均值的計算結果上再乘以一個大于1的系數。