【導(dǎo)讀】如何判斷電流或者電壓波形的好壞,通常會(huì)采用比較平均值、幅值、有效值、一次諧波等參量的方式。其中平均值和幅值的比較最直觀。電壓或電流的幅值與其平均值之比表示為脈動(dòng)系數(shù)S;或者將電壓或電流的有效值與其平均值之比表示為波形系數(shù)K。本文列出了開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),并將其進(jìn)行對(duì)比分析。
首先先列出電壓和電流的脈動(dòng)系數(shù)Sv、Si以及波形系數(shù)Kv、Ki的表示:
Sv = Up/Ua —— 電壓脈動(dòng)系數(shù) (1)
Si = Im/Ia —— 電流脈動(dòng)系數(shù) (2)
Kv =Ud/Ua —— 電壓波形系數(shù) (3)
Ki = Id/Ia —— 電流波形系數(shù) (4)
上面4式中,Sv、Si、Kv、Ki分別表示:電壓和電流的脈動(dòng)系數(shù)S,和電壓和電流的波形系數(shù)K,在一般可以分清楚的情況下一般都只寫字母大寫S或 K。脈動(dòng)系數(shù)S和波形系數(shù)K都是表征電壓或者電流好壞的指標(biāo),S和K的值,顯然是越小越好。S和K的值越小,表示輸出電壓和電流越穩(wěn)定,電壓和電流的紋波也越小。
推挽式開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
(1)推挽式開關(guān)電源輸出電流瞬態(tài)響應(yīng)速度很高,電壓輸出特性很好。推挽式開關(guān)電源是所有開關(guān)電源中電壓利用率最高的開關(guān)電源。
由于推挽式開關(guān)電源中的兩個(gè)控制開關(guān)輪流交替工作,其輸出電壓波形非常對(duì)稱,并且開關(guān)電源在整個(gè)周期之內(nèi)都向負(fù)載提供功率的輸出,因此,其輸出電流瞬態(tài)響應(yīng)速度很高,電壓輸出特性很好。推挽式開關(guān)電源是所有開關(guān)電源中電壓利用率最高的開關(guān)電源。它在輸入電壓很低的情況下,仍然能維持很大的輸出功率,所以推挽式開關(guān)電源被廣泛的應(yīng)用于低輸入電壓的DC/AC逆變器,活DC/DC轉(zhuǎn)換器電路中。
(2)推挽式開關(guān)電源是一個(gè)輸出電壓特性很好的開關(guān)電源。
推挽式開關(guān)電源經(jīng)橋式整流或全波整流后,其輸出電壓脈動(dòng)系數(shù)和電流脈動(dòng)系數(shù)都很小,因此,需要一個(gè)很小值的儲(chǔ)能濾波電容或儲(chǔ)能濾波電感就可以得到一個(gè)電壓紋波和電流紋波很小的輸出電壓。因此,推挽式開關(guān)電源是一個(gè)輸出電壓特性很好的開關(guān)電源。
(3)推挽式開關(guān)電源變壓器的漏感以及銅阻損耗都比單極性磁化極變壓器小很多,開關(guān)電源的工作效率跟高。
推挽式開關(guān)電源的變壓器屬于雙極性磁化極,磁感應(yīng)變壓范圍是單極性磁化極的兩倍多,并且變壓器鐵芯不需要?dú)庀?,因此,推挽式開關(guān)電源變壓器鐵芯的磁導(dǎo)率比單極性磁化極的正激或反激開關(guān)電源的變壓器鐵芯的磁導(dǎo)率高很多倍,這樣推挽式開關(guān)電源變壓器的初級(jí)、次級(jí)的線圈的匝數(shù)可比單極性磁化極變壓器初級(jí)、次級(jí)的線圈的匝數(shù)少一倍以上。所以,推挽式開關(guān)電源變壓器的漏感以及銅阻損耗都比單極性磁化極變壓器小很多,所以開關(guān)電源的工作效率跟高。
(4)推挽式開關(guān)電源的驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。
推挽式開關(guān)電源的兩個(gè)開關(guān)器件有一個(gè)公共接地端,相對(duì)于半橋式或全橋式開關(guān)電源來(lái)說(shuō),驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單的多。
(5)推挽式開關(guān)電源不會(huì)像半橋、全橋式開關(guān)電源那樣出現(xiàn)兩個(gè)控制開關(guān)同時(shí)串通的可能性。
(6)推挽式開關(guān)電源的主要缺點(diǎn)是兩個(gè)開關(guān)器件需要很高的耐壓值。
推挽式開關(guān)電源的主要缺點(diǎn)是兩個(gè)開關(guān)器件需要很高的耐壓,其耐壓必須大于工作電壓的兩倍。因此,推挽式開關(guān)電源在220V交流供電設(shè)備中很少使用。另外,直流輸出電壓可調(diào)整式推挽開關(guān)電源輸出電壓的調(diào)整范圍比反激式開關(guān)電源輸出電壓的調(diào)整范圍小很多,并需要一個(gè)儲(chǔ)能濾波電感,因此,推挽式開關(guān)電源不宜用于要求負(fù)載電壓變化范圍太大的場(chǎng)合,特別是負(fù)載很輕或是經(jīng)常開路的場(chǎng)合。
(7)推挽式開關(guān)電源的變壓器有兩組初級(jí)線圈,對(duì)于小功率輸出的推挽式開關(guān)電源是個(gè)缺點(diǎn),對(duì)于大功率輸出的推挽式開關(guān)電源是個(gè)優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)榇蠊β首儔浩鞯木€圈一般都是多股線來(lái)繞制的,因此,推挽式開關(guān)電源的變壓器的兩組初級(jí)線圈與用多股線繞制根本沒有區(qū)別,并且兩個(gè)線圈與單個(gè)線圈相比可以減低一半電流密度。
(8)推挽式轉(zhuǎn)換器可以看作兩個(gè)正激式轉(zhuǎn)換器的組合,在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi),這兩的正激式轉(zhuǎn)換器交替的工作。若兩個(gè)正激式變換器不完全對(duì)稱或平衡時(shí),就會(huì)出現(xiàn)直流偏磁的現(xiàn)象,經(jīng)過(guò)幾個(gè)周期累計(jì)的偏磁,會(huì)使磁芯進(jìn)入飽和狀態(tài),并導(dǎo)致高頻變壓器的勵(lì)磁電流過(guò)大,甚至損壞開關(guān)管。
(9)推挽式、半橋式、全橋式轉(zhuǎn)換器屬于直流-交流-直流轉(zhuǎn)換器。由于直流-交流轉(zhuǎn)換器提高了工作頻率,所以,變壓器和輸出濾波器的體積和重量都可以減小。
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反激式開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
(1)反激式開關(guān)電源的電壓和電流的輸出特性要比正激式開關(guān)電源的差
反激式開關(guān)電源在 控制開關(guān)接通期間不向負(fù)載提供功率輸出,僅在控制開關(guān)關(guān)斷期間才把存儲(chǔ)能量轉(zhuǎn)化為反電動(dòng)勢(shì)向負(fù)載提供輸出,但控制開關(guān)的占空比為 0.5時(shí),變壓器次級(jí)線圈輸出的電壓的平均值約等于電壓最大值的的二分之一,而流過(guò)負(fù)載的電流正好等于變壓器次級(jí)線圈最大電流的四分之一。即電壓脈動(dòng)系數(shù)等于2,電流脈動(dòng)系數(shù)等于4。反激式開關(guān)電源的電壓脈動(dòng)系數(shù),和正激式開關(guān)電源的脈動(dòng)系數(shù)基本相同,但是電流的脈動(dòng)系數(shù)是正激式開關(guān)電源的電流脈動(dòng)系數(shù)的兩倍。由此可知,反激式開關(guān)電源的電壓和電流的輸出特性要比正激式開關(guān)電源的差。特別是,反激式開關(guān)電源使用的時(shí)候,為了防止電源開關(guān)管過(guò)壓擊,起占空比一般都小于0.5,此時(shí),流過(guò)變壓器次級(jí)線圈的電流會(huì)出現(xiàn)斷續(xù),電壓和電流的脈動(dòng)系數(shù)都會(huì)增加,其電壓和電流的輸出特性將會(huì)變得更差。
(2)反激式開關(guān)電源的瞬態(tài)控制特性相對(duì)來(lái)說(shuō)比較差
由于反激式開關(guān)電源僅在開關(guān)關(guān)斷期間才向負(fù)載提供能量輸出,當(dāng)負(fù)載電流出現(xiàn)變化時(shí),開關(guān)電源不能立即對(duì)輸出電壓或電流產(chǎn)生反應(yīng),而需要等到下一個(gè)周期,通過(guò)輸出電壓取樣和調(diào)寬控制電路的作用,開關(guān)電源才開始對(duì)已經(jīng)過(guò)去了的事情進(jìn)行反應(yīng),即改變占空比,因此,反激式開關(guān)電源的瞬態(tài)控制特性相對(duì)來(lái)說(shuō)比較 差。有時(shí),當(dāng)負(fù)載電流變化的頻率和相位與取樣、調(diào)寬控制電路輸出的電壓的延時(shí)特性在相位保持一致的時(shí)候,反激式開關(guān)電源輸出電壓可能會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng),這種情況在電視機(jī)的開關(guān)電源中最容易出現(xiàn)。
(3)反激式開關(guān)電源變壓器初級(jí)和次級(jí)線圈的漏感都比較大,開關(guān)電源變壓器的工作效率低。
反激式開關(guān)電源變壓器的鐵芯一般需要留一定的氣隙,一方面是為了防止變壓器的鐵芯因流過(guò)變壓器的初級(jí)線圈的電流過(guò)大,容易產(chǎn)生磁飽和。另一方面是因?yàn)樽儔浩鞯妮敵龉β市。枰ㄟ^(guò)調(diào)整電壓器的氣隙和初級(jí)線圈的匝數(shù),來(lái)調(diào)整變壓器初級(jí)線圈的電感量的大小。因此,反激式開關(guān)電源變壓器初級(jí)和次級(jí)線圈的漏感都比較大,從而會(huì)降低開關(guān)電源變壓器的工作效率,并且漏感還會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì),容易把開關(guān)管擊穿。
(4)反激式開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是電路比較簡(jiǎn)單,體積比較小,反激式開關(guān)電源輸出電壓受占空比的調(diào)制幅度,相對(duì)于正激式開關(guān)電源來(lái)要高很多。
反激式開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是電路比較簡(jiǎn)單,比正激式開關(guān)電源少用了一個(gè)大的儲(chǔ)能濾波電感,以及一個(gè)續(xù)流二極管,反激式開關(guān)電源的體積要比正激式開關(guān)電源的體積小,且成本也要低。此外,反激式開關(guān)電源輸出電壓受占空比的調(diào)制幅度,相對(duì)于正激式開關(guān)電源來(lái)要高很多,因此,反激式開關(guān)電源要求調(diào)控占空比的誤差信號(hào)幅度要比較低,誤差信號(hào)放大器的增益和動(dòng)態(tài)范圍也要較小。由于這些優(yōu)點(diǎn),目前,反激式開關(guān)電源在家電領(lǐng)域中還是被廣泛的應(yīng)用。
(5)反激式開關(guān)電源多用于功率較小的場(chǎng)合或是多路輸出的場(chǎng)合。
(6)反激式開關(guān)電源不需要加磁復(fù)位繞組。
在反激式開關(guān)電源中,在開關(guān)管關(guān)斷的時(shí)候,反激式變換器的變壓器儲(chǔ)能向負(fù)載釋放,磁芯自然復(fù)位,不需要加磁復(fù)位措施。
(7)在反激式開關(guān)電源中,電壓器既具有儲(chǔ)能的功能,有具有變壓和隔離的功能。
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全橋式開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
(1)全橋式變壓器開關(guān)電源輸出功率很大,工作效率很高。
全橋式變壓器開關(guān)電源與推挽式變壓器開關(guān)電源一樣,由于兩組開關(guān)器件輪流交替工作,相當(dāng)于兩個(gè)開關(guān)電源同時(shí)輸出功率,其輸出功率約等于單一開關(guān)電源輸 出功率的兩倍。因此,全橋式變壓器開關(guān)電源輸出功率很大,工作效率很高,經(jīng)橋式整流或全波整流后,其輸出電壓的電壓脈動(dòng)系數(shù)Sv和電流脈動(dòng)系數(shù)Si都很小,僅需要一個(gè)很小值的儲(chǔ)能濾波電容或儲(chǔ)能濾波電感,就可以得到一個(gè)電壓紋波和電流紋波都很小的輸出電壓。
(2)全橋式開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是開關(guān)管的耐壓值特別的低。
全橋式變壓器開關(guān)電源最大的優(yōu)點(diǎn)是,對(duì)4個(gè)開關(guān)器件的耐壓要求比推挽式變壓器開關(guān)電源對(duì)兩個(gè)開關(guān)器件的耐壓要求可以降低一半。因?yàn)?,全橋式變壓器開關(guān)電源4個(gè)開關(guān)器件分成兩組,工作時(shí)2個(gè)開關(guān)器件互相串聯(lián),關(guān)斷時(shí),每個(gè)開關(guān)器件所承受的電壓,只有單個(gè)開關(guān)器件所承受電壓的一半。其最高耐壓等于工作電壓 與反電動(dòng)勢(shì)之和的一半,這個(gè)結(jié)果正好是推挽式變壓器開關(guān)電源兩個(gè)開關(guān)器件耐壓的一半。
(3)全橋式變壓器開關(guān)電源主要用于輸入電壓比較高的場(chǎng)合,在輸入電壓很高的情況下,采用全橋式變壓器開關(guān)電源,其輸出功率要比推挽式變壓器開關(guān)電源的輸出功率 大很多。因此,一般電網(wǎng)電壓為交流220伏供電的大功率開關(guān)電源大部分都是使用全橋式變壓器開關(guān)電源。而在輸入電壓較低的情況下,推挽式變壓器開關(guān)電源的 輸出功率又要比全橋式變壓器開關(guān)電源的輸出功率大很多。
(4)全橋式變壓器開關(guān)電源的電源利用率比推挽式變壓器開關(guān)電源的電源利用率低一些,因?yàn)?組開關(guān)器件互相串聯(lián),兩個(gè)開關(guān)器件接通時(shí)總的電壓降要比單個(gè)開關(guān)器件接通時(shí)的電壓降大一倍;但比半橋式變壓器開關(guān)電源的電源利用率高很多。因此,全橋式變壓器開關(guān)電源也可以用于工作電源電壓比較低的場(chǎng)合。
(5)與半橋式開關(guān)電源一樣,全橋式變壓器開關(guān)電源的變壓器初級(jí)線圈只需要一個(gè)繞組,這也是它的優(yōu)點(diǎn),這對(duì)小功率開關(guān)電源變壓器的線圈繞制多少帶來(lái)一些方便。但對(duì)于大功率開關(guān)電源變壓器的線圈繞制沒有優(yōu)勢(shì),因?yàn)?,大功率開關(guān)電源變壓器的線圈需要用多股線來(lái)繞。
(6)全橋式變壓器開關(guān)電源的缺點(diǎn)主要是功率損耗比較大,因此,全橋式變壓器開關(guān)電源不適宜用于工作電壓較低的場(chǎng)合,否則工作效率會(huì)很低。另外,全橋式變壓器開關(guān)電源中的4個(gè)開關(guān)器件連接沒有公共地,與驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接比較麻煩。
(7)全橋式開關(guān)電源的缺點(diǎn)是會(huì)出現(xiàn)半導(dǎo)通區(qū),損耗大。
全橋式開關(guān)電源最大的缺點(diǎn)是,當(dāng)兩組控制開關(guān)K1、K4和K2、K3處于交替轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)的時(shí)候,4個(gè)開關(guān)器件會(huì)同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)很短時(shí)間的半導(dǎo)通區(qū)域, 即兩組控制開關(guān)同時(shí)處于接通狀態(tài)。這是因?yàn)殚_關(guān)器件在開始導(dǎo)通的時(shí)候,相當(dāng)于對(duì)電容充電,它從截止?fàn)顟B(tài)到完全導(dǎo)通狀態(tài)需要一個(gè)過(guò)渡過(guò)程;而開關(guān)器件從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換到截止?fàn)顟B(tài)的時(shí)候,相當(dāng)于對(duì)電容放電,它從導(dǎo)通狀態(tài)到完全截止?fàn)顟B(tài)也需要一個(gè)過(guò)渡過(guò)程。
當(dāng)兩組開關(guān)器件分別處于導(dǎo)通和截止過(guò)渡過(guò)程時(shí),即兩組開關(guān)器件都處于半導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),相當(dāng)于兩組控制開關(guān)同時(shí)接通,它們會(huì)造成對(duì)電源電壓產(chǎn)生短路;此時(shí),在4個(gè)控制開關(guān)的串聯(lián)回路中將出現(xiàn)很大的電流,而這個(gè)電流并沒有通過(guò)變壓器負(fù)載。因此,在4個(gè)控制開關(guān)K1、K4和K2、K3同時(shí)處于過(guò)渡過(guò)程期間,4個(gè)開關(guān)器件將會(huì)產(chǎn)生很大的功率損耗。為了降低控制開關(guān)過(guò)渡過(guò)程產(chǎn)生的損耗,一般在全橋式開關(guān)電源電路中,都有意讓兩組控制開關(guān)的接通和截止時(shí)間錯(cuò)開一小段時(shí)間。
雙端隔離式PWM DC/DC轉(zhuǎn)換器,在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi),功率從隔離變壓器的初級(jí)繞組的一端和另一端交替的輸入,故稱雙端。雙端隔離式PWM DC/DC轉(zhuǎn)換器的磁芯在B-H平面坐標(biāo)系的第一和第三象限運(yùn)行,故磁芯可以得到充分的利用。
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正激式開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
(1)正激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓的瞬態(tài)控制特性相對(duì)來(lái)說(shuō)比較好
正激式變壓器開關(guān)電源正好是在變壓器的初級(jí)線圈被直流電壓激勵(lì)時(shí),變壓器的次級(jí)線圈向負(fù)載提供功率輸出,并且輸出電壓的幅度是基本穩(wěn)定的,此時(shí)盡管輸 出功率不停地變化,但輸出電壓的幅度基本還是不變,這說(shuō)明正激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓的瞬態(tài)控制特性相對(duì)來(lái)說(shuō)比較好,只有在控制開關(guān)處于關(guān)斷期間,功率輸出才全部由儲(chǔ)能電感和儲(chǔ)能電容兩者同時(shí)提供,此時(shí)輸出電壓雖然受負(fù)載電流的影響,但如果儲(chǔ)能電容的容量取得比較大,負(fù)載電流對(duì)輸出電壓的影響也很小。
(2)正激式變壓器開關(guān)電源負(fù)載能力相對(duì)來(lái)說(shuō)比較強(qiáng)
由于正激式變壓器開關(guān)電源一般都是選取變壓器輸出電壓的一周平均值,儲(chǔ)能電感在控制開關(guān)接通和關(guān)斷期間都向負(fù)載提供電流輸出,因此,正激式變壓器開關(guān)電源的負(fù)載能力相對(duì)來(lái)說(shuō)比較強(qiáng),輸出電壓的紋波比較小。如果要求正激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓有較大的調(diào)整率,在正常負(fù)載的情況下,控制開關(guān)的占空比最好 選取在0.5左右,或稍大于0.5,此時(shí)流過(guò)儲(chǔ)能濾波電感的電流才是連續(xù)電流。當(dāng)流過(guò)儲(chǔ)能濾波電感的電流為連續(xù)電流時(shí),負(fù)載能力相對(duì)來(lái)說(shuō)比較強(qiáng)。
(3)正激式變壓器開關(guān)電源的電壓和電流輸出特性要比反激式變壓器開關(guān)電源好很多
當(dāng)控制開關(guān)的占空比為0.5時(shí),正激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓uo的幅值正好等于電壓平均值Ua的兩倍,流過(guò)濾波儲(chǔ)能電感電流的最大值Im也正好是平均電流 Io(輸出電流)的兩倍,因此,正激式變壓器開關(guān)電源的電壓和電流的脈動(dòng)系數(shù)S都約等于2,而與反激式變壓器開關(guān)電源的電壓和電流的脈動(dòng)系數(shù)S相比,差不多小一倍,說(shuō)明正激式變壓器開關(guān)電源的電壓和電流輸出特性要比反激式變壓器開關(guān)電源好很多。
(4)正激式開關(guān)電源比反激式變壓器開關(guān)電源多用一個(gè)大儲(chǔ)能濾波電感,以及一個(gè)續(xù)流二極管。
正激式變壓器開關(guān)電源的缺點(diǎn)也是非常明顯的。其中一個(gè)是電路比反激式變壓器開關(guān)電源多用一個(gè)大儲(chǔ)能濾波電感,以及一個(gè)續(xù)流二極管。此外,正激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓受占空比的調(diào)制幅度,相對(duì)于反激式變壓器開關(guān)電源來(lái)說(shuō)要低很多,這個(gè)從(1-77)和(1-78)式的對(duì)比就很明顯可以看出來(lái)。因此,正激式變壓器開關(guān)電源要求調(diào)控占空比的誤差信號(hào)幅度比較高,誤差信號(hào)放大器的增益和動(dòng)態(tài)范圍也比較大。
(5)正激式開關(guān)電源的體積比較大。
正激式變壓器開關(guān)電源為了減少變壓器的勵(lì)磁電流,提高工作效率,變壓器的伏秒容量一般都取得比較大(伏秒容量等于輸入脈沖電壓幅度與脈沖寬度的乘積, 這里用US來(lái)表示),并且為了防止變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)把開關(guān)管擊穿,正激式變壓器開關(guān)電源的變壓器要比反激式變壓器開關(guān)電源的變壓器多一個(gè)反電 動(dòng)勢(shì)吸收繞組,因此,正激式變壓器開關(guān)電源的變壓器的體積要比反激式變壓器開關(guān)電源的變壓器的體積大。
(6)正激式開關(guān)電源的變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓要比反激式變壓器開關(guān)電源產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓高。
正激式變壓器開關(guān)電源還有一個(gè)更大的缺點(diǎn)是在控制開關(guān)關(guān)斷時(shí),變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓要比反激式變壓器開關(guān)電源產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓高。因?yàn)?一般正激式變壓器開關(guān)電源工作時(shí),控制開關(guān)的占空比都取在0.5左右,而反激式變壓器開關(guān)電源控制開關(guān)的占空比都取得比較小。
(7)雙管正激式轉(zhuǎn)換器可以應(yīng)用于較高電壓輸入,較大功率輸出的場(chǎng)合。
半橋式開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
(1)半橋式變壓器開關(guān)電源輸出功率很大,工作效率很高
半橋式變壓器開關(guān)電源與推挽式變壓器開關(guān)電源一樣,由于兩個(gè)開關(guān)管輪流交替工作,相當(dāng)于兩個(gè)開關(guān)電源同時(shí)輸出功率,其輸出功率約等于單一開關(guān)電源輸出 功率的兩倍。因此,半橋式變壓器開關(guān)電源輸出功率很大,工作效率很高,經(jīng)橋式整流或全波整流后,輸出電壓的電壓脈動(dòng)系數(shù)Sv和電流脈動(dòng)系數(shù)Si都很小,僅需要很小的濾波電感和電容,其輸出電壓紋波和電流紋波就可以達(dá)到非常小。
(2)半橋式開關(guān)電源的開關(guān)管的耐壓值比較低。
半橋式變壓器開關(guān)電源最大的優(yōu)點(diǎn)是,對(duì)兩個(gè)開關(guān)器件的耐壓要求比推挽式變壓器開關(guān)電源對(duì)兩個(gè)開關(guān)器件的耐壓要求可以降低一半。因?yàn)椋霕蚴阶儔浩鏖_關(guān)電源兩個(gè)開關(guān)器件的工作電壓只有輸入電源Ui的一半,其最高耐壓等于工作電壓與反電動(dòng)勢(shì)之和,大約是電源電壓的兩倍,這個(gè)結(jié)果正好是推挽式變壓器開關(guān)電源 兩個(gè)開關(guān)器件耐壓的一半。因此,半橋式變壓器開關(guān)電源主要用于輸入電壓比較高的場(chǎng)合,一般電網(wǎng)電壓為交流220伏供電的大功率開關(guān)電源大部分都是用半橋式變壓器開關(guān)電源。
(3)半橋式開關(guān)電源的變壓器初級(jí)線圈只需要一個(gè)繞組,這也是它的優(yōu)點(diǎn),這對(duì)小功率開關(guān)電源變壓器的線圈繞制多少帶來(lái)一些方便。但對(duì)于大功率開關(guān)電源變壓器的線圈繞制沒有優(yōu)勢(shì),因?yàn)?,大功率開關(guān)電源變壓器的線圈需要用多股線來(lái)繞制。
(4) 半橋式變壓器開關(guān)電源的缺點(diǎn)主要是電源利用率比較低,因此,半橋式變壓器開關(guān)電源不適宜用于工作電壓較低的場(chǎng)合。另外,半橋式變壓器開關(guān)電源中的兩個(gè)開關(guān)器件連接沒有公共地,與驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接比較麻煩。
(5)半橋式開關(guān)電源的缺點(diǎn)是會(huì)出現(xiàn)半導(dǎo)通區(qū),損耗大。
半橋式開關(guān)電源最大的缺點(diǎn)是,當(dāng)兩個(gè)控制開關(guān)K1和K2處于交替轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)的時(shí)候,兩個(gè)開關(guān)器件會(huì)同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)很短時(shí)間的半導(dǎo)通區(qū)域,即兩個(gè)控制開關(guān)同時(shí)處于接通狀態(tài)。這是因?yàn)殚_關(guān)器件在開始導(dǎo)通的時(shí)候,相當(dāng)于對(duì)電容充電,它從截止?fàn)顟B(tài)到完全導(dǎo)通狀態(tài)需要一個(gè)過(guò)渡過(guò)程;而開關(guān)器件從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換到截止?fàn)顟B(tài)的時(shí)候,相當(dāng)于對(duì)電容放電,它從導(dǎo)通狀態(tài)到完全截止?fàn)顟B(tài)也需要一個(gè)過(guò)渡過(guò)程。
當(dāng)兩個(gè)開關(guān)器件分別處于導(dǎo)通和截止過(guò)渡過(guò)程時(shí),即兩個(gè)開關(guān)器件都處于半導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)半導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),相當(dāng)于兩個(gè)控制開關(guān)同時(shí)接通,它們會(huì)造成對(duì)電源電壓產(chǎn)生短路;此時(shí),在兩個(gè)控制開關(guān)的串聯(lián)回路中將出現(xiàn)很大的電流,而這個(gè)電流并沒有通過(guò)變壓器負(fù)載。因此,在兩個(gè)控制開關(guān)K1和K2同時(shí)處于過(guò)渡過(guò)程期間,兩個(gè)開關(guān)器件將會(huì)產(chǎn)生很大的功率損耗。為了降低控制開關(guān)過(guò)渡過(guò)程產(chǎn)生的損耗,一般在半橋式開關(guān)電源電路中,都有意讓兩個(gè)控制開關(guān)的接通和截止時(shí)間錯(cuò)開一小段時(shí)間。
(6)單電容半橋式變壓器開關(guān)電源比雙電容半橋式變壓器開關(guān)電源節(jié)省一個(gè)電容器,這是它的優(yōu)點(diǎn)。另外,單電容半橋式變壓器開關(guān)電源剛開始工作的時(shí)候,輸出電壓差不多比雙電容半橋式變壓器開關(guān)電源是輸出電壓高一倍,這種特點(diǎn)最適用于作為熒光燈電源,例如,節(jié)能燈或日光燈以及LCD顯示屏的背光燈等。
熒光燈一般開始點(diǎn)亮的時(shí)候需要很高的電壓,大約幾百伏到幾千伏,而點(diǎn)亮以后工作電壓才需要幾十伏到1百多伏,因此,幾乎所有的節(jié)能燈無(wú)一不是使用單電容半橋式變壓器開關(guān)電源。