【導(dǎo)讀】馬年到，小編在這里先祝賀大家馬年吉祥，馬上有錢(qián)，馬上美麗，馬上幸福！年前小編最后為大家介紹的是《開(kāi)關(guān)變壓器的分布電容工作原理及如何計(jì)算？》，馬年之際，陶老師將繼續(xù)為大家精心奉獻(xiàn)開(kāi)關(guān)變壓器設(shè)計(jì)的相關(guān)專業(yè)知識(shí)——單激式開(kāi)關(guān)電源的基本電路精講！請(qǐng)大家盡請(qǐng)閱讀！
馬年到，小編在這里先祝賀大家馬年吉祥，馬上有錢(qián)，馬上美麗，馬上幸福！馬年之際，陶老師將繼續(xù)為大家精心奉獻(xiàn)開(kāi)關(guān)變壓器設(shè)計(jì)的相關(guān)專業(yè)知識(shí)！請(qǐng)大家盡請(qǐng)閱讀！
年前小編最后為大家介紹的是《開(kāi)關(guān)變壓器的分布電容工作原理及如何計(jì)算？》，接下來(lái)將奉獻(xiàn)給大家的是“漏感與分布電容對(duì)輸出波形的影響”的相關(guān)內(nèi)容，該相關(guān)內(nèi)容主要包括五個(gè)大的方面：1、單激式開(kāi)關(guān)電源的基本電路；2、對(duì)漏感與分布電容的影響進(jìn)行數(shù)學(xué)分析；3、電源開(kāi)關(guān)管的過(guò)壓保護(hù)電路；4、電源開(kāi)關(guān)管保護(hù)電路參數(shù)的計(jì)算；5、RCD尖峰脈沖吸收電路參數(shù)計(jì)算舉例。這里先為大家介紹第一個(gè)方面：?jiǎn)渭な介_(kāi)關(guān)電源的基本電路。其他的將會(huì)在后面一一奉獻(xiàn)！請(qǐng)大家關(guān)注本站更新！
1．單激式開(kāi)關(guān)電源的基本電路
圖1是單激式開(kāi)關(guān)電源的基本原理圖。圖中，T為開(kāi)關(guān)變壓器，N1和N2分別為開(kāi)關(guān)變壓器初、次級(jí)線圈；Ls為開(kāi)關(guān)變壓器的漏感， Lu為開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的勵(lì)磁電感；Cs為開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的分布電容，RL為開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈的輸出負(fù)載，Q1為電源開(kāi)關(guān)管。
變壓器初級(jí)線圈或次級(jí)線圈的分布電容Cs可按下式進(jìn)行計(jì)算：
式中， 
為第 i層與i +1層線圈之間的靜態(tài)電容， i = 1、2、3、? ? ?、n ，n為所求總分布電容的變壓器初級(jí)線圈或次級(jí)線圈的層數(shù)； gi為第i 層與 i+1層線圈之間的平均周長(zhǎng)； Kui為第i 層與i +1層線圈之間分布電容的動(dòng)態(tài)系數(shù)，
，它與加到電容兩端的電壓有關(guān)，ku 是一個(gè)小于1的系數(shù)；
Ui為第 i層與i +1層線圈之間的標(biāo)準(zhǔn)電位差，其值一般等于相鄰兩層線圈工作電壓之和，即：
，U為變壓器初級(jí)線圈或次級(jí)線圈兩端的工作電壓；Uai 、Ubi 分別為第 i層與i +1層線圈之間X=0 和 X=h處對(duì)應(yīng)的電位差；當(dāng)線圈層間按S繞法時(shí)， Uai = 0，Ubi = Ui；當(dāng)線圈層間按Z繞法時(shí)， Uai =Ubi = 1/2Ui。
如果不考慮變壓器次級(jí)線圈對(duì)初級(jí)線圈的影響，對(duì)于一個(gè)功率大約為100瓦的開(kāi)關(guān)變壓器，其初級(jí)線圈的分布電容大約在100~2000微微法之間；如果把次級(jí)線圈的分別電容也考慮進(jìn)去，總的分布電容可能要大一倍左右，因?yàn)槌酢⒋渭?jí)線圈分布電容的轉(zhuǎn)換比是平方的關(guān)系。因此，分布電容對(duì)輸出波形的影響是很大的。關(guān)于開(kāi)關(guān)變壓器的分布電容的計(jì)算，請(qǐng)參看《2-1-21．開(kāi)關(guān)變壓器的分布電容》章節(jié)的內(nèi)容。
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根據(jù)變壓器的工作原理，圖1中的開(kāi)關(guān)變壓器還可以等效為圖2所示電路。
在圖2中，Ls為漏感，漏感也稱漏磁電感，或稱分布電感；Cs為分布電容（總分布電容）， Lu為勵(lì)磁電感，R為等效負(fù)載電阻。設(shè)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的電感為L(zhǎng)，則L=Ls+Lu ；而分布電容Cs，則包括次級(jí)線圈等效到初級(jí)線圈一側(cè)的分布電容，即，次級(jí)線圈的分布電容也要等效到初級(jí)線圈回路中；同理，等效負(fù)載電阻R，就是次級(jí)線圈的負(fù)載RL被等效到初級(jí)線圈回路中的電阻。
設(shè)次級(jí)線圈的分布電容為C2，等效到初級(jí)線圈后的分布電容為C1，則有下面關(guān)系式：
上式中， Wc2為次級(jí)線圈分布電容C2存儲(chǔ)的能量， Wc1為C2等效到初級(jí)線圈后的分布電容C1存儲(chǔ)的能量；U1、U2分別為初、次級(jí)線圈的電壓，U2 = nU1，n = N2/N1為變壓比，N1 、N2分別為初、次級(jí)線圈的匝數(shù)。由此可以求得C1為：
【1-2】和【1-3】式的計(jì)算方法不但可以用于對(duì)初、次級(jí)線圈分布電容等效電路的換算，同樣可以用于對(duì)初、次級(jí)線圈電路中其它電容等效電路的換算，以及用于對(duì)負(fù)載電阻的換算。所以，C2亦可以是次級(jí)線圈電路中的任意電容，C1為C2等效到初級(jí)線圈電路中的電容。
由此可以求得圖2-44中，變壓器的總分布電容Cs為：
【1-4】式中，Cs為變壓器的總分布電容，Cs1為變壓器初級(jí)線圈的分布電容；而C1為次級(jí)線圈電路中所有電容等效到初級(jí)線圈電路中的電容；C2為次級(jí)線圈電路中所有電容（包括分布電容與電路中的電容）；n = N2/N1為變壓比。
雖然看起來(lái)，圖2-44開(kāi)關(guān)變壓器的等效電路與一般變壓器的等效電路沒(méi)有根本的區(qū)別，但開(kāi)關(guān)變壓器的等效電路一般是不能用穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)行分析的；即：圖2-44中的等效負(fù)載電阻R不是一個(gè)固定參數(shù)，它會(huì)隨著開(kāi)關(guān)電源的工作狀態(tài)不斷改變。例如，在反激式開(kāi)關(guān)電源中，當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，開(kāi)關(guān)變壓器是沒(méi)有功率輸出的，即負(fù)載電阻R等于無(wú)限大；而對(duì)于正激式開(kāi)關(guān)電源，當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，開(kāi)關(guān)變壓器是有功率輸出的，即負(fù)載電阻R既不等于無(wú)限大，也不等于0 。因此，分布電感與分布電容對(duì)正激式開(kāi)關(guān)電源和反激式開(kāi)關(guān)電源工作的影響是不一樣的。
圖3是開(kāi)關(guān)變壓器與電源開(kāi)關(guān)管連接時(shí)的工作原理圖。圖3中，Q1為開(kāi)關(guān)管，Cds為開(kāi)關(guān)管漏極和源極之間的分布電容，Cgs為開(kāi)關(guān)管柵極和源極之間的分布電容。值得說(shuō)明的是，這里的Cgs和Cds都不是一個(gè)單純性質(zhì)的電容，它只是在開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷的一瞬間，其阻抗的變化過(guò)程與電容（或電感）的充放電過(guò)程很類似；而它的基本性質(zhì)實(shí)際上還是屬于電阻，因?yàn)樗鼤?huì)損耗功率。
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當(dāng)開(kāi)關(guān)管開(kāi)始導(dǎo)通時(shí)，外電路給柵極（絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管）加一正電壓，通過(guò)靜電感應(yīng)，開(kāi)關(guān)管耗盡層中的載流子（電子）在電場(chǎng)的作用下會(huì)重新進(jìn)行分布，耗盡層中載流子濃度按指數(shù)規(guī)律不斷增加，這個(gè)過(guò)程相當(dāng)于對(duì)電容Cgs進(jìn)行充電；隨著耗盡層中載流子的重新分布，耗盡層的厚度也相應(yīng)增加，其結(jié)果是耗盡層的電阻由大變小。
因此，當(dāng)開(kāi)關(guān)管剛開(kāi)始導(dǎo)通時(shí)，流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流是由小變大，這個(gè)過(guò)程，與在電感兩端加一電壓方波時(shí)，流過(guò)電感的電流由小變大很相似；所以，在開(kāi)關(guān)管剛導(dǎo)通的一瞬間，開(kāi)關(guān)管的漏極和源極之間可以等效成一個(gè)電感Lds。由于這個(gè)電感相對(duì)分布電感Ls和勵(lì)磁電感Lu 來(lái)說(shuō)很小，所以圖3中沒(méi)有畫(huà)出。
圖4是圖3中的開(kāi)關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)對(duì)應(yīng)的等效工作原理圖。在圖4中，電感Lds為開(kāi)關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)的等效電感，當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)，開(kāi)關(guān)管的內(nèi)部電阻將隨時(shí)間由大逐步變小，它的作用好像一個(gè)電感，因此，當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)，開(kāi)關(guān)管可以等效成一個(gè)理想的開(kāi)關(guān)與一個(gè)電感串聯(lián)。但這個(gè)電感屬于電阻性質(zhì)，它會(huì)損耗能量，它不像實(shí)際中的電感那樣可以儲(chǔ)存能量（磁能），它實(shí)際上屬于一個(gè)阻值由大變小的可變電阻，但如果用一個(gè)可變電阻來(lái)表示，在計(jì)算過(guò)程中將會(huì)很復(fù)雜，并且在開(kāi)關(guān)管Q1導(dǎo)通的變化過(guò)程中，用一個(gè)可變電阻來(lái)表示也沒(méi)有用一個(gè)電感來(lái)表示顯得形象。
當(dāng)開(kāi)關(guān)管開(kāi)始關(guān)斷時(shí)，外電路給柵極加一負(fù)電壓（或低電壓），通過(guò)靜電感應(yīng)，開(kāi)關(guān)管內(nèi)耗盡層中的載流子（電子）在電場(chǎng)的作用下會(huì)重新進(jìn)行分布，相當(dāng)于外電路要向耗盡層抽離載流子，耗盡層中載流子的濃度將按指數(shù)規(guī)律減小，耗盡層的厚度也將隨時(shí)間增大而變小，其結(jié)果是耗盡層的電阻將隨時(shí)間由小變大。這個(gè)過(guò)程，與電容被充電時(shí)，流過(guò)電容的電流由大變小很相似；所以，當(dāng)開(kāi)關(guān)管剛導(dǎo)通的一瞬間，開(kāi)關(guān)管可以等效成一個(gè)理想的開(kāi)關(guān)與一個(gè)電容器并聯(lián)，這個(gè)電容器就是漏極和源極之間的分布電容Cds。圖5是開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，反激式開(kāi)關(guān)電源的工作原理圖。
根據(jù)上面分析，柵極電容Cgs對(duì)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通影響比較大，容量越大，開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通上升時(shí)間就越長(zhǎng)。而漏極電容Cds對(duì)開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷影響比較大，容量越大，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷存儲(chǔ)時(shí)間就越長(zhǎng)。電容Cgs和Cds也稱擴(kuò)散電容，它們既具有電阻的性質(zhì)，同時(shí)也具有電容充放電的特性，這種特性主要與耗盡層中載流子的濃度變化有關(guān)。
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當(dāng)電源開(kāi)關(guān)管為晶體管時(shí)，Cgs和Cds分別與Cbe和Cce對(duì)應(yīng)，工作原理場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理基本相同或相似。不過(guò)基區(qū)參與導(dǎo)電的載流子的密度的增加或減少，不是靠靜電感應(yīng)的作用，而是靠基極電流的注入。
由于開(kāi)關(guān)管在導(dǎo)通或關(guān)斷期間，其分布參數(shù)的性質(zhì)和作用也在改變，因此，在圖2-43～圖5中，要對(duì)分布電感Ls和分布電容Cs，以及Cgs和Cds組成的電流回路進(jìn)行精確計(jì)算，難度是很大的。下面，我們將以很長(zhǎng)的篇幅來(lái)對(duì)上面電路進(jìn)行分析和計(jì)算。
在圖4中，分布電感Ls和分布電容Cs可以看成是一個(gè)串聯(lián)振蕩回路，當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q1開(kāi)始導(dǎo)通的時(shí)候，輸入脈沖電壓的上升率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輸入電壓通過(guò)分布電感Ls對(duì)分布電容Cs充電電壓的上升率，此時(shí)，串聯(lián)振蕩回路開(kāi)始吸收能量，輸入電壓通過(guò)Lds和Ls對(duì)Cs進(jìn)行充電，流過(guò)Ls和Cs的電流按正弦曲線增長(zhǎng)；當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q1完全導(dǎo)通以后，Lds的值等于0，此時(shí)，輸入脈沖進(jìn)入平頂階段，相當(dāng)于輸入脈沖電壓的上升率為0，由于，輸入脈沖電壓的上升率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于分布電感Ls與分布電容Cs進(jìn)行充、放電時(shí)電壓的上升率，因此，振蕩回路開(kāi)始釋放能量，振蕩回路會(huì)產(chǎn)生阻尼振蕩。
由于分布電感Ls和分布電容Cs的時(shí)間常數(shù)相對(duì)于勵(lì)磁電感 Lu比較小，所以分布電感Ls和分布電容Cs產(chǎn)生阻尼振蕩的過(guò)程主要發(fā)生在開(kāi)關(guān)管Q1導(dǎo)通和關(guān)斷的一瞬間。當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q1導(dǎo)通或關(guān)斷后不久，阻尼振蕩很快就會(huì)停止。當(dāng)輸入電壓對(duì)分布電容Cs充滿電后，輸入電壓就完全加到勵(lì)磁電感Lu 的兩端。如果是反激式開(kāi)關(guān)電源，流過(guò)勵(lì)磁電感 Lu的電流將隨時(shí)間從0開(kāi)始線性增加；如果是正激式開(kāi)關(guān)電源，流過(guò)勵(lì)磁電感 的電流將隨時(shí)間按梯形波曲線增長(zhǎng)。
在開(kāi)關(guān)管Q1導(dǎo)通期間，由于開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻非常小，分布電容Cds基本上是不起作用的。當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q1由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為關(guān)斷時(shí)，開(kāi)關(guān)管漏極和源極之間的分布電容Cds將被接入電路中，分布電感Ls和勵(lì)磁電感Lu 將同時(shí)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，并分別對(duì)分布電容Cds和Cs進(jìn)行充、放電，電容與電感在交替進(jìn)行能量交換的過(guò)程中，將產(chǎn)生串、并聯(lián)振蕩。
但由于勵(lì)磁電感Lu 的時(shí)間常數(shù)比Ls、Cs和Cds的時(shí)間常數(shù)大好多，因此，在產(chǎn)生振蕩的過(guò)程中，主要由Ls、Cs和Cds三者產(chǎn)生作用。另外，在開(kāi)關(guān)管開(kāi)始關(guān)斷期間，由于Cds實(shí)際上是一個(gè)阻抗由小到大，其阻抗變化過(guò)程類似于電容充電的可變電阻，它只吸收能量，而不會(huì)釋放能量。因此，它在產(chǎn)生振蕩的過(guò)程中，只對(duì)充電曲線的上升速率起影響，而對(duì)放電曲線的下降速率不起影響。
圖6是圖4和圖5電路中，當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)（圖4），輸入電壓ui通過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器漏感Ls對(duì)分布電容Cs進(jìn)行充電，使漏感Ls與分布電容Cs產(chǎn)生沖擊振蕩時(shí)，分布電容Cs兩端的電壓波形；和當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)（圖5），輸入電壓ui與開(kāi)關(guān)變壓器漏感Ls和分布電容Cs、Cds產(chǎn)生充、放電時(shí)，電源開(kāi)關(guān)管D、S極兩端的波形。
在圖6中，圖6-a是電源開(kāi)關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓ui加于開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈兩端的電壓波形；圖6-b是分布電容Cs兩端的電壓波形；圖6-c，是電源開(kāi)關(guān)管Q1漏極D與源極S之間的電壓波形。
在t0時(shí)刻，電源開(kāi)關(guān)管Q1開(kāi)始導(dǎo)通，輸入電壓ui加于開(kāi)關(guān)變壓器兩端，輸入電壓ui首先通過(guò)分布電感Ls對(duì)分布電容Cs充電，此時(shí)，由于輸入電壓ui的上升率大于電流通過(guò)分布電感Ls對(duì)分布電容Cs進(jìn)行充電的電壓上升率，所以，分布電感和分布電容都從輸入電壓吸收能量。輸入電壓ui在對(duì)分布電感Ls和分布電容Cs進(jìn)行充電過(guò)程中，分布電容Cs兩端的電壓是按正弦曲線上升的；而放電時(shí)，其兩端的電壓則按余弦曲線下降。
到t1時(shí)刻，流過(guò)Ls的電流達(dá)到最大值，同時(shí)分布電容Cs兩端的電壓與輸入電壓ui相等（或與變壓器初級(jí)線圈的正激輸出半波平均值Upa相等），此時(shí)輸入電壓ui的上升率為0，輸入電壓ui的上升率小于分布電感Ls對(duì)分布電容Cs充電的電壓uc上升率，所以，分布電感Ls開(kāi)始釋放能量繼續(xù)對(duì)分布電容Cs進(jìn)行充電。此時(shí)，Ls在釋放能量，而輸入電壓ui和分布電容Cs都在吸收能量，分布電容Cs都兩端的電壓uc繼續(xù)按正弦曲線上升。
到t2時(shí)刻，流過(guò)Ls的電流等于0（儲(chǔ)存于Ls中的能量被釋放完畢），分布電感產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)對(duì)分布電容Cs進(jìn)行充電結(jié)束，此時(shí)Cs兩端的電壓也達(dá)到最大值，然后Cs開(kāi)始按余弦曲線對(duì)Ls和輸入電壓ui進(jìn)行放電，流過(guò)Ls的電流開(kāi)始反向，Ls開(kāi)始反向儲(chǔ)存磁能量。
到t3時(shí)刻，Cs兩端的電壓又與輸入電壓ui相等，電容停止放電，此時(shí)，Ls儲(chǔ)存的磁能量將轉(zhuǎn)化成反電動(dòng)勢(shì)es給電容Cs進(jìn)行反向充電，使Cs兩端的電壓低于輸入電壓ui 。
到t4時(shí)刻，流過(guò)Ls的反向電流等于0，Cs兩端的電壓達(dá)到最低值，然后輸入電壓又開(kāi)始通過(guò)Ls對(duì)Cs進(jìn)行充電，至此，分布電感Ls與分布電容Cs第一個(gè)充放電周期結(jié)束。
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到t4時(shí)刻之后，輸入電壓ui對(duì)分布電感Ls和分布電容Cs進(jìn)行充電的過(guò)程，以及分布電感Ls和分布電容Cs互相進(jìn)行充電的過(guò)程，與t0～t4時(shí)刻基本相同。但由于在此期間，輸入電壓的上升率等于0，輸入電壓不再向分布電感Ls和分布電容Cs提供能量，因此，分布電感Ls與分布電容Cs產(chǎn)生自由振蕩的幅度是隨著時(shí)間衰減的，其衰減速率與等效電阻大小有關(guān)。
到t10時(shí)刻，分布電感Ls與分布電容Cs產(chǎn)生的阻尼自由振蕩的幅度被衰減到差不多等于0，此時(shí)，分布電容Cs兩端的電壓等于變壓器初級(jí)線圈的正激輸出半波平均值Upa。關(guān)于半波平均值Upa和Upa-的計(jì)算方法及定義，請(qǐng)參考第一章的（1-70）和（1-71）式及說(shuō)明。
在圖6-b中，Upa為變壓器初級(jí)線圈正激輸出電壓的半波平均值，此值與輸入電壓相等；Upa-為變壓器初級(jí)線圈反激輸出電壓的半波平均值，此值與占空比相關(guān)；當(dāng)占空比等于0.5時(shí)，Upa-與輸入電壓在數(shù)值上相等，但符號(hào)相反。
到t11時(shí)刻，電源開(kāi)關(guān)管Q1開(kāi)始關(guān)斷，由于流過(guò)分布電感Ls和勵(lì)磁電感Lu的電流通路突然被切斷，其必然會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)Es 和Eu，此二反電動(dòng)勢(shì)將與輸入電壓ui一起串聯(lián)對(duì)分布電容Cs和Cds進(jìn)行充電。但由于Cs兩端的電壓與 Eu電壓基本相等，因此，對(duì)分布電容Cds進(jìn)行充電的電壓正好是輸入電壓ui與反電動(dòng)勢(shì)電壓Es和Eu三者之和。
到t12時(shí)刻，電源開(kāi)關(guān)管Q1已經(jīng)完全關(guān)斷，但二反電動(dòng)勢(shì)Es和Eu 與輸入電壓ui還繼續(xù)對(duì)分布電容Cs和Cds進(jìn)行充電，不過(guò)，此時(shí)Cds的容量已經(jīng)變得非常小，因?yàn)樗硎鹃_(kāi)關(guān)管內(nèi)部的擴(kuò)散電容，屬于電阻性質(zhì)，當(dāng)開(kāi)關(guān)管完全關(guān)斷之后，阻值為無(wú)限大。
直到t13時(shí)刻，分布電感Ls儲(chǔ)存的磁能量基本被釋放完，二反電動(dòng)勢(shì)Es 和 Eu才停止對(duì)分布電容Cs和Cds繼續(xù)進(jìn)行充電；此時(shí)，分布電容Cs和分布電容Cds的兩端電壓均達(dá)到了最大值，即，加到電源開(kāi)關(guān)管Q1漏極上的電壓達(dá)到最大值；而后，分布電容Cs又對(duì)原充電回路進(jìn)行放電，并產(chǎn)生自由振蕩，但由于電源開(kāi)關(guān)管Q1關(guān)斷后阻抗為無(wú)效大，其放電回路只能通過(guò)等效R和勵(lì)磁電感 進(jìn)行，所以振幅很快就衰減到0。圖6-c為電源開(kāi)關(guān)管D、S兩端的波形。
在圖6-c中，Uda為開(kāi)關(guān)管Q1關(guān)斷期間，D、S兩極之間電壓的半波平均值，Uda等于輸入電壓ui（ui=U）與變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生反激輸出電壓的半波平均值Upa-之和；Udp為開(kāi)關(guān)管關(guān)斷期間D、S兩極之間電壓的峰值。Udp和Uda的值均與占空比有關(guān)，當(dāng)占空比等于0.5時(shí)，Uda約等于輸入電壓ui（ui=U）的2倍，而Udp則大于輸入電壓的2倍，并且Udp的值還與漏感Ls的值大小有關(guān)，Ls的值越大，Udp的值也越大。
開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)線圈輸出電壓的半波平均值Upa和Upa-由下面兩式求得：
【1-5】式中的uo為正激輸出電壓，其值為：
【1-7】式中，D為占空比，uo為反激輸出電壓，其值為：
【1-8】式中，L1、L2分別為開(kāi)關(guān)變壓器初、次級(jí)線圈的電感，n為開(kāi)關(guān)變壓器線圈的匝數(shù)比，n=N2/N1，Ui為變壓器初級(jí)線圈的輸入電壓，Ton為開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，R為等效負(fù)載電阻。
值得說(shuō)明的是，上面【1-5】～【1-8】式并沒(méi)有把分布電感Ls對(duì)輸出電壓的影響考慮在其中。
由于分布電容Cds表示開(kāi)關(guān)管內(nèi)部的擴(kuò)散電容，它的容量在Q1的關(guān)斷過(guò)程中一直在改變（由大變小），因此，分布電感Ls和勵(lì)磁電感 產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì) 和 對(duì)分布電容Cds進(jìn)行充電時(shí)，其電壓上升率并不是完全按正弦曲線規(guī)律變化。另外，由于勵(lì)磁電感Lu在數(shù)值上遠(yuǎn)比分布電感Ls大，因此， Lu和Cs產(chǎn)生自由振蕩的頻率比Ls和Cs產(chǎn)生自由振蕩的頻率低很多。
這里順便指出，圖6-b的波形是很難測(cè)量到的，因?yàn)榉植茧姼蠰s與分布電容Cs產(chǎn)生自由振蕩的過(guò)程，基本上都在變壓器內(nèi)部的分布電感與分布電容之間進(jìn)行，用儀器很難直接進(jìn)行測(cè)量；但通過(guò)測(cè)量變壓器次級(jí)線圈的波形，也可以間接測(cè)量圖6-b中波形的振幅；而圖6-c的波形可以直接進(jìn)行測(cè)量，兩者的振幅均與分布電感Ls的數(shù)值大小有關(guān)，還與等效電阻R的阻值有關(guān)。分布電感Ls的數(shù)值越大，振幅也越大，等效電阻R的阻值越大，振幅也越大。
當(dāng)自由振蕩很強(qiáng)時(shí)，自由振蕩會(huì)通過(guò)電磁輻的形式給周邊的電路或電子設(shè)備造成EMI干擾。這一點(diǎn)在進(jìn)行開(kāi)關(guān)變壓器設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必要注意，應(yīng)該盡量減小分布電感Ls的數(shù)值。
下面我們進(jìn)一步通過(guò)數(shù)學(xué)的計(jì)算方法來(lái)對(duì)電路的參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析。請(qǐng)大家密切關(guān)注下次更新：《對(duì)漏感與分布電容的影響進(jìn)行數(shù)學(xué)分析》
【連載】陶顯芳老師談開(kāi)關(guān)變壓器的工作原理與設(shè)計(jì)：
線圈電感量的計(jì)算及幾種典型電感介紹
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雙激式的相關(guān)參數(shù)計(jì)算以及設(shè)計(jì)時(shí)存在的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
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關(guān)電源01.jpg)
