单端反激式开关电源的恒压输出条件及实验验证

　　1.单端反激式开关电源的工作原理

　　1.1原理框图

　　图1为原理框图，输入的交流电压经过整流滤波后，得到直流电压，由驱动电路驱动反激功率变换电路，将脉动直流电压转换为高频交流方波电压，通过高频变压器耦合到次级，经整流滤波就得到需要的直流电压。电压的稳定调节由输出取样，脉宽控制电路及驱动电路等组成的反馈系统完成，将脉动直流电压转换为高频交流方波电压，通过高频变压器耦合到次级，经整流滤波就得到需要的直流电压。电压的稳定调节由输出取样，脉宽控制电路及驱动电路等组成的反馈系统完成。

图1原理框图

　　1.2功率变换主电路

　　图2为功率变换主电路，当开关管导通期间，在变压器的初级加上了一个电压，其大小等于电源电压，忽略开关管的饱和电压降，在次级则感应出一个电压。由于次级感应电压的极性在二极管的正极为负，所以在次级没有电流流过，电源供给变压器的能量储存在变压器原边电感中。在开关管截止时，变压器的初级形成一个反压，为上负下正，同时在次级形成一个感应电压，使二极管导通，供给负载电流，并对电容充电，变压器原边的储能转移到负边从而得到释放。当开关管重新导通时，负载电流由电容来提供，同时变压器原边重新储能，如此反复输出电压的大小由输入输出匝比、占空比和输入电压来决定。

图2 功率变换主电路工作原理图

　　1.3基本关系式

　　2.工作状态的讨论

　　由式（3）可知，该电路可分为两种工作状态：

　　A状态（恒压输出型）：在截止终止时iL2大于零，即：

　　其波形如图3。

　　开关管导通时变压器的磁通量增量为：

　　开关管截止时变压器的磁通量减少量为：

　　当电路进入稳态时：

　　B状态（恒流工作型）：在截止终止时i_L2等于零，即：

　　其波形如图4所示：

　　比较（8）式和（10）式可以看出， 在状态A下， 输出电压U2与负载无关， 也就是说， 不随负载变化在B状态下， 由（10）式所决定的输出电压U2与负载RL的平方根成正比。所以A状态属于恒压输出型。

　　再看（9）、（10）式， 在A状态下， 输出电流IL与RL成反比， 而在B状态下， IL和√RL成反比。在同样条件下，由△RL引起的△IL的变化在B状态下要比在A状态下小些， 所以状态属于恒流工作型。

　　3.恒压输出的条件

　　恒流输出的条件是：

　　由（13）式可以看出，只要初级电感几满足上面不等式， 就可保证电路工作在恒压输出状态。

　　4.结论

　　我们根据恒压输出的条件实际设计了一工作在恒压状态的单端反激式开关电源， 其测得的驱动波形如图4，主变压器的原边电流波形如图所示， 我们看到输入交流电压在士10%内变化时， 在Dmin≤D≤Dmax的范围内，Il>0,系统都工作在恒压输出状态， 这与理论分析是一致的。