正激式變壓器開關電源的優缺點

為了表征各種電壓或電流波形的好壞，一般都是拿電壓或電流的幅值、平均值、有效值、一次諧波等參量互相進行比較。在開關電源之中，電壓或電流的幅值和平均值最直觀，因此，我們用電壓或電流的幅值與其平均值之比，稱為脈動系數S；也有人用電壓或電流的有效值與其平均值之比，稱為波形系數K。

因此，電壓和電流的脈動系數Sv、Si以及波形系數Kv、Ki分別表示為：
Sv = Up/Ua —— 電壓脈動系數 （1-84）

Si = Im/Ia —— 電流脈動系數 （1-85）

Kv =Ud/Ua —— 電壓波形系數 （1-86）

Ki = Id/Ia —— 電流波形系數 （1-87）

上面4式中，Sv、Si、Kv、Ki分別表示：電壓和電流的脈動系數S，和電壓和電流的波形系數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。脈動系數S和波形系數K都是表征電壓或者電流好壞的指標，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定，電壓和電流的紋波也越小。

正激式變壓器開關電源正好是在變壓器的初級線圈被直流電壓激勵時，變壓器的次級線圈向負載提供功率輸出，并且輸出電壓的幅度是基本穩定的，此時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，這說明正激式變壓器開關電源輸出電壓的瞬態控制特性相對來說比較好；只有在控制開關處于關斷期間，功率輸出才全部由儲能電感和儲能電容兩者同時提供，此時輸出電壓雖然受負載電流的影響，但如果儲能電容的容量取得比較大，負載電流對輸出電壓的影響也很小。

另外，由于正激式變壓器開關電源一般都是選取變壓器輸出電壓的一周平均值，儲能電感在控制開關接通和關斷期間都向負載提供電流輸出，因此，正激式變壓器開關電源的負載能力相對來說比較強，輸出電壓的紋波比較小。如果要求正激式變壓器開關電源輸出電壓有較大的調整率，在正常負載的情況下，控制開關的占空比最好選取在0.5左右，或稍大于0.5，此時流過儲能濾波電感的電流才是連續電流。當流過儲能濾波電感的電流為連續電流時，負載能力相對來說比較強。

當控制開關的占空比為0.5時，正激式變壓器開關電源輸出電壓uo的幅值正好等于電壓平均值Ua的兩倍，流過濾波儲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，正激式變壓器開關電源的電壓和電流的脈動系數S都約等于2，而與反激式變壓器開關電源的電壓和電流的脈動系數S相比，差不多小一倍，說明正激式變壓器開關電源的電壓和電流輸出特性要比反激式變壓器開關電源好很多。

正激式變壓器開關電源的缺點也是非常明顯的。其中一個是電路比反激式變壓器開關電源多用一個大儲能濾波電感，以及一個續流二極管。此外，正激式變壓器開關電源輸出電壓受占空比的調制幅度，相對于反激式變壓器開關電源來說要低很多，這個從（1-77）和（1-78）式的對比就很明顯可以看出來。因此，正激式變壓器開關電源要求調控占空比的誤差信號幅度比較高，誤差信號放大器的增益和動態范圍也比較大。

另外，正激式變壓器開關電源為了減少變壓器的勵磁電流，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來表示），并且為了防止變壓器初級線圈產生的反電動勢把開關管擊穿，正激式變壓器開關電源的變壓器要比反激式變壓器開關電源的變壓器多一個反電動勢吸收繞組，因此，正激式變壓器開關電源的變壓器的體積要比反激式變壓器開關電源的變壓器的體積大。

正激式變壓器開關電源還有一個更大的缺點是在控制開關關斷時，變壓器初級線圈產生的反電動勢電壓要比反激式變壓器開關電源產生的反電動勢電壓高。因為一般正激式變壓器開關電源工作時，控制開關的占空比都取在0.5左右，而反激式變壓器開關電源控制開關的占空比都取得比較小。

正激式變壓器開關電源在控制開關關斷時，變壓器初級線圈兩端產生的反電動勢電壓是由流過變壓器初級線圈的勵磁電流產生的。因此，為了提高工作效率和降低反電動勢電壓的幅度，盡量減小正激式開關電源變壓器初級線圈的勵磁電流是值得考慮的。

當控制開關的占空比為0.5時，在控制開關關斷時刻，電源變壓器初級會產生反電動勢，反電動勢產生的電流方向與輸入電壓Ui產生的電流方向相同，因此，控制開關兩端的電壓正好等于輸入電壓Ui與反電動勢Up-之和，即：

Ukp = Ui＋Up- —— K關斷期間 （1-88）

式中Ukp為控制開關關斷時刻，控制開關兩端的電壓；Up-為變壓器初級線圈產生反電動勢電壓的峰值。根據（1-68）式和圖1-16-b可知，Up-一般都大于輸入電壓Ui，因此Ukp大于兩倍Ui。

一般正激式變壓器開關電源都設置有一個反電動勢能量吸收回路，如圖1-17中的變壓器反饋線圈N3繞組和整流二極管D3，此時，反電動勢電壓的峰值一般都被限幅到輸入電壓Ui的值，如果不考慮變壓器初、次級線圈的漏感，則（1-88）式可以改寫為：

Ukp = 2Ui —— 帶限幅電路 （1-89）

這個電壓對于電源開關管來說是很高的。例如電源輸入電壓為交流220伏，經整流濾波后其最大值就是311伏，根據（1-89）式可求得Uk = 622伏；如果輸入電壓為交流253伏（±15%），那么，可以求得Ukp = 715伏，這還不算變壓器初級線圈漏感產生的反電動勢電壓。一般圖1-17中的變壓器反饋線圈N3繞組和整流二極管D3，對變壓器初級線圈N1繞組漏感產生的反電動勢電壓是無法進行吸收的，這一點需要特別注意。為了吸收變壓器初級線圈N1繞組漏感產生的反電動勢，在變壓器初級線圈回路中還要專門設置一個反電動勢吸收電路，這一方面內容后面還要更詳細介紹。

一般電源開關管的耐壓都在650伏左右，因此，正激式變壓器開關電源在輸入電壓為交流220伏的設備中很少使用，或者用兩個電源開關管串聯來使用。由于正激式變壓器開關電源輸出電壓的瞬態控制特性相對來說比較好，因此，目前在一些對瞬態控制特性要求比較高的場合，用兩個電源開關管串聯的正激式變壓器開關電源也逐步開始增加。