開關(guān)電源中變壓器所帶來的波形失真有哪幾點(diǎn)?
功率變壓器是開關(guān)電源中非常重要的部件，它和普通電源變壓器一樣也是通過磁耦合來傳輸能量的。在這種功率變壓器中實(shí)現(xiàn)磁耦合的磁路不是普通變壓器中的硅鋼片，而是在高頻情況下工作的磁導(dǎo)率較高的鐵氧體磁心或鈹莫合金等磁性材料，其目的是為了獲得較大的勵(lì)磁電感、減小磁路中的功率損耗，使之能以最小的損耗和相位失真?zhèn)鬏斁哂袑掝l帶的脈沖能量。開關(guān)電源中變壓器所帶來的波形失真有哪幾點(diǎn)?
（a）輸入波形（b）輸出波形
（1）上升沿和下降沿變得傾斜，即存在上升時(shí)間和下降時(shí)間；
（2）上升過程的末了時(shí)刻，有上沖，甚至出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象；
（3）下降過程的末了時(shí)刻，有下沖，也可能出現(xiàn)振蕩波形；
（4）平頂部分是逐漸降落的。
這些失真反映了實(shí)際脈沖變壓器和理想變壓器的差別，考慮到各種因素對波形的影響。
在脈沖作用的各段時(shí)間內(nèi)，每個(gè)元件并不都是同時(shí)起主要作用，任何一個(gè)脈沖波形可以分解成基波與許多諧波的疊加。脈沖的上升沿和下降沿包含著各種高頻分量，而脈沖的平頂部分包含著各種低頻分量。因此在上升、下降和平頂過程中，各元件表現(xiàn)出來的阻抗也不一樣。
上升階段
對于通常的正脈沖而言，上升階段即脈沖前沿，信號中包含豐富的高頻成分，當(dāng)高頻分量通過脈沖變壓器時(shí)，容抗1/ωC很小，而感抗ωLm1很大，相比起來，可將Lm1的作用忽略，而在串聯(lián)的支路中，Li的作用即較為顯著。
在這個(gè)電路中，頻率越高，ωLi越大，而1/ωC越小，因而高頻信號大多降在Li上，輸出的高頻分量就減少了，可見輸入信號Usm前沿中所包含的高頻分量就不能完全傳輸?shù)捷敵龆耍l率越高的成分到達(dá)輸出端越小，結(jié)果在輸出端得到的波形前沿就和輸入波形不同，即產(chǎn)生了失真。
要想減小這種波形失真，就要盡量減小分布電容（應(yīng)減小變壓器一次繞組的匝數(shù)）。但又要得到一定的繞組電感量，所以需要用高磁導(dǎo)率的磁心。在繞制上也可以采取一些措施來減小分布電容，例如用分段繞法；為了減小漏感，可采用一、二次繞組交疊繞法等。
平頂階段
脈沖的平頂包含著各種低頻分量。在低頻情況下，并聯(lián)在輸出端的3個(gè)元件中，電容的容抗1/ωC很大，因此電容C可以忽略。同時(shí)在串聯(lián)支路中，感抗ωLi很小，也可以略去。信號源也可以等效成電動勢為Usm的直流電源。可用下述公式表達(dá)：
U′o=(UsmRL′)e－T/τ/(Rs＋RL′)
τ=Lm1(Rs＋RL′)RsRL′
可見U′o為一下降的指數(shù)波形，其下降速度決定于時(shí)間常數(shù)τ,τ越大，下降越慢，即波形失真越小。為此，應(yīng)盡量加大Lm1，而減小Rs和RL′,但這是有限的。如果Lm1太大，必然使繞組的匝數(shù)很多，這將導(dǎo)致繞組分布電容加大，致使脈沖上升沿變壞。
下降階段
下降階段的信號源相當(dāng)于直流電源Usm串聯(lián)的開關(guān)由閉合到斷開的階段，它與上升階段雖然是相對的過程，但有兩個(gè)不同；一是電感Lm1中有勵(lì)磁電流，并開始釋放，因此Lm1不能略去；二是開關(guān)斷開后，Rs便不起作用。
在脈沖變壓器平頂階段以后，Lm1中存儲了比較大的磁能，因此在開關(guān)斷開后，會出現(xiàn)劇烈的振蕩，并產(chǎn)生很大的下沖。為了消除下沖往往采用阻尼措施。
（a）輸入波形（b）輸出波形
（1）上升沿和下降沿變得傾斜，即存在上升時(shí)間和下降時(shí)間；
（2）上升過程的末了時(shí)刻，有上沖，甚至出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象；
（3）下降過程的末了時(shí)刻，有下沖，也可能出現(xiàn)振蕩波形；
（4）平頂部分是逐漸降落的。
這些失真反映了實(shí)際脈沖變壓器和理想變壓器的差別，考慮到各種因素對波形的影響。
在脈沖作用的各段時(shí)間內(nèi)，每個(gè)元件并不都是同時(shí)起主要作用，任何一個(gè)脈沖波形可以分解成基波與許多諧波的疊加。脈沖的上升沿和下降沿包含著各種高頻分量，而脈沖的平頂部分包含著各種低頻分量。因此在上升、下降和平頂過程中，各元件表現(xiàn)出來的阻抗也不一樣。
上升階段
對于通常的正脈沖而言，上升階段即脈沖前沿，信號中包含豐富的高頻成分，當(dāng)高頻分量通過脈沖變壓器時(shí)，容抗1/ωC很小，而感抗ωLm1很大，相比起來，可將Lm1的作用忽略，而在串聯(lián)的支路中，Li的作用即較為顯著。
在這個(gè)電路中，頻率越高，ωLi越大，而1/ωC越小，因而高頻信號大多降在Li上，輸出的高頻分量就減少了，可見輸入信號Usm前沿中所包含的高頻分量就不能完全傳輸?shù)捷敵龆耍l率越高的成分到達(dá)輸出端越小，結(jié)果在輸出端得到的波形前沿就和輸入波形不同，即產(chǎn)生了失真。
要想減小這種波形失真，就要盡量減小分布電容（應(yīng)減小變壓器一次繞組的匝數(shù)）。但又要得到一定的繞組電感量，所以需要用高磁導(dǎo)率的磁心。在繞制上也可以采取一些措施來減小分布電容，例如用分段繞法；為了減小漏感，可采用一、二次繞組交疊繞法等。
平頂階段
脈沖的平頂包含著各種低頻分量。在低頻情況下，并聯(lián)在輸出端的3個(gè)元件中，電容的容抗1/ωC很大，因此電容C可以忽略。同時(shí)在串聯(lián)支路中，感抗ωLi很小，也可以略去。信號源也可以等效成電動勢為Usm的直流電源。可用下述公式表達(dá)：
U′o=(UsmRL′)e－T/τ/(Rs＋RL′)
τ=Lm1(Rs＋RL′)RsRL′
可見U′o為一下降的指數(shù)波形，其下降速度決定于時(shí)間常數(shù)τ,τ越大，下降越慢，即波形失真越小。為此，應(yīng)盡量加大Lm1，而減小Rs和RL′,但這是有限的。如果Lm1太大，必然使繞組的匝數(shù)很多，這將導(dǎo)致繞組分布電容加大，致使脈沖上升沿變壞。
下降階段
下降階段的信號源相當(dāng)于直流電源Usm串聯(lián)的開關(guān)由閉合到斷開的階段，它與上升階段雖然是相對的過程，但有兩個(gè)不同；一是電感Lm1中有勵(lì)磁電流，并開始釋放，因此Lm1不能略去；二是開關(guān)斷開后，Rs便不起作用。
在脈沖變壓器平頂階段以后，Lm1中存儲了比較大的磁能，因此在開關(guān)斷開后，會出現(xiàn)劇烈的振蕩，并產(chǎn)生很大的下沖。為了消除下沖往往采用阻尼措施。
| 【上一個(gè)】 認(rèn)真談一下開關(guān)電源選型的注意事項(xiàng) | 【下一個(gè)】 開關(guān)電源設(shè)計(jì)降噪功能需各方面提升 |
| ^ 開關(guān)電源中變壓器所帶來的波形失真有哪幾點(diǎn)? | ^ 開關(guān)電源中變壓器所帶來的波形失真有哪幾點(diǎn)? |