开关电源原理与设计（连载43）全桥式变压器开关电源

这里还需指出，（1-182）式和（1-183）式列出的计算结果，并没有考虑控制开关K1和K4或K2和K3关断瞬间，励磁电流存储的能量产生反电动势的影响。当控制开关K1和K4或K2和K3关断瞬间，流过开关变压器初级线圈的励磁电流由最大值突然下降为零，使开关变压器铁心中的磁通量也要跟着产生变化；即：开关变压器的初、次级线圈中都会产生感应电动势，这种感应电动势是励磁电流存储于关变压器铁心中的磁能量产生的；这种感应电动势对于变压器次级线圈电压输出绕组来说，属于反激式输出。即：全桥式变压器开关电源同时存在正、反激电压输出。

反激式电压产生的原因是因为K1和K4或K2和K3接通瞬间变压器初级或次级线圈中的电流初始值不等于零，或磁通的初始值不等于零。实际上，全桥式变压器开关电源的反激式输出电压部分是不能忽略的。全桥式变压器开关电源变压器次级线圈的输出电压应该同时包括两部分，正激输出电压和反激输出电压。

因此，图1-47中，当控制开关K1和K4关断，K2和K3接通瞬间，开关变压器次级线圈输出电压应该等于正激电压与反激电压之和。正激电压的计算可由（1-182）式和（1-183）式给出，反激电压的计算可由（1-67）或（1-68）式给出。关于纯电阻负载反激式输出电压的计算，请参考前面《1-5-1．单激式变压器开关电源的工作原理》章节中的相关内容分析，这里不再赘述。
根据（1-67）式

上式中，[uo] 表示开关变压器次级线圈N2绕组输出的反激式电压，[i2] 表示开关变压器次级线圈N2绕组输出反激式电压对负载R产生的电流。

另外根据（1-183）式求得的结果，开关变压器次级线圈N2绕组产生的正激式输出电压为：

（uo）=－ne1= －nUi —— K2和K3接通期间 （1-185）

上面两式中，[uo] 表示开关变压器次级线圈N2绕组产生的反激式输出电压，（uo）表示开关变压器次级线圈N2绕组产生的正激式输出电压。

因此，开关变压器次级线圈输出电压uo等于正激电压（uo）与反激电压[uo]之和，即：

从（1-187）式可以看出，在控制开关K1和K4关断瞬间，当变压器次级线圈回路负载开路，或负载很轻的时候，变压器次级线圈回路会产生非常高的反电动势。

但在实际应用中，并不完全是这样。因为，当控制开关K1和K4关断瞬间，控制开关K2和K3也会同时接通，此时开关变压器初级线圈N1绕组同时也被接到另一个电路中，即：原来电源Ui是通过K1和K4把电压加到开关变压器初级线圈N1绕组a、b的两端，对开关变压器进行供电；当K2和K3接通后，电源Ui则通过K2和K3把电压加到开关变压器初级线圈N1绕组b、a的两端，开关变压器初级线圈N1绕组产生的反电动势首先要通过K2和K3对电源Ui进行供电，然后电源Ui才通过初级线圈N1绕组b、a的两端对关变压器进行供电。

这样，就相当于通过控制开关K2和K3与K1和K4不停地对开关变压器初级线圈N1绕组进行换相的同时，电源在开始对变压器供电的时候，也对反电动势进行限幅。因此，变压器次级线圈N2绕组输出电压uo中的反激式输出电压 [uo]，并不会像（1-186）和（1-187）算式所表达的结果那么高。

另外，全桥式变压器开关电源与其它双激式开关电源一样，在设计的时候一般都把开关变压器的伏秒容量取得很大，励磁电流取得很小，反电动势（反激输出电压）的半波平均值还是远远小于正激电压的半波平均值。因此，反电动势电压的幅度可能很高，但能量不会很大，即：反电动势脉冲的宽度很窄。

所以，（1-186）和（1-187）式所表示的结果，可看成是全桥式变压器开关电源在输出电压中含有毛刺（输出噪音）的表达式。

根据上面分析，在一般情况下，全桥式变压器开关电源的输出电压uo，主要还是由（1-181）、（1-182）、（1-183）等式来决定。即：全桥式变压器开关电源的输出电压uo，主要由开关电源变压器次级线圈N2绕组输出的正激电压来决定。

在实际应用中，为了防止变压器初级线圈产生的反电动势把开关器件击穿，降低开关器件半导通状态期间的损耗和全桥式变压器开关电源输出电压波形的反冲幅度，一般可在图1-47中4个控制开关，每个控制开关的两端都并联一个阻尼二极管，请参考图1-29和图1-38以及相关说明。全桥式变压器开关电源的交流输出波形与推挽式变压器开关电源以及半桥式变压器开关电源的交流输出波形也基本相同，请参考图1-28和图1-37，以及相关说明。