推挽式開關(guān)電源電路的控制原理:

推挽式電路是什么

推挽式電路是一種放大電路，它按功放輸出級放大元件的數(shù)量，可以分為單端放大器和推挽放大器。

單端放大器的輸出級由一只放大元件(或多只元件但并聯(lián)成一組)完成對信號正負兩個半周的放大。單端放大機器只能采取甲類工作狀態(tài)。

推挽放大器的輸出級有兩個“臂”(兩組放大元件)，一個“臂”的電流增加時，另一個“臂”的電流則減小，二者的狀態(tài)輪流轉(zhuǎn)換。對負載而言，好象是一個“臂”在推，一個“臂”在拉，共同完成電流輸出任務。盡管甲類放大器可以采用推挽式放大，但更常見的是用推挽放大構(gòu)成乙類或甲乙類放大器。

推挽式開關(guān)電源的優(yōu)點

①電壓輸出特性很好

由于它的兩個控制開關(guān)K1和K2輪流交替工作，其輸出電壓波形非常對稱，并且開關(guān)電源在整個工作周期之內(nèi)都向負載提供功率輸出，其輸出電流瞬間響應速度很高，并且它是所有開關(guān)電源中電壓利用率最高的開關(guān)電源，它在輸入電壓很低的情況下，仍能維持很大的功率輸出，所以被廣泛應用于低輸入電壓的DC/AC逆變器，或DC/DC轉(zhuǎn)換器電路中。

②是一個輸出電壓特性非常好的開關(guān)電源

它經(jīng)橋式整流或全波整流后，其輸出電壓的電壓脈動系數(shù)Sv和電流脈動系數(shù)Si都很小，因此只需要一個很小值的儲能濾波電容或儲能濾波電感，就可以得到一個電壓紋波和電流紋波都很小的輸出電壓。

③開關(guān)電源的工作效率很高

它的變壓器屬于雙極性磁極化，磁感應變化范圍是單極性磁極化的兩倍多，并且變壓器鐵心不需要留氣隙，因此，它的變壓器鐵心的導磁率比單極性磁極化的正激或反式開關(guān)電源變壓器鐵心的導磁率高很多倍;這樣變壓器初、次級的線圈匝數(shù)可比單極性磁極化變壓器初、次級的線圈匝數(shù)少一倍以上，漏感以及銅阻損耗都比單極性磁極化變壓器小很多。

④驅(qū)動電路簡單

它的兩個開關(guān)器件有一個公共接地端，相對于半橋式或全橋式開關(guān)電源來說，驅(qū)動電路要簡單很多，這也是一個優(yōu)點。

下面了解下半橋式以及全橋式開關(guān)電源與推挽式開關(guān)電源的優(yōu)缺點

半橋式以及全橋式開關(guān)電源

它們都有一個共同缺點，就是當兩個控制開關(guān)K1和K2處于交替轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)的時候，兩個開關(guān)器件會同時出現(xiàn)一個半導通區(qū)，即兩個控制開關(guān)同時處于接通狀態(tài);這是因為開關(guān)器件在開始導通的時候，相當于對電容充電，它從截止狀態(tài)到完全導通狀態(tài)需要一個過渡過程;而開關(guān)器件從導通狀態(tài)轉(zhuǎn)換到截止狀態(tài)的時候，相當于對電容放電，它從導通狀態(tài)到完全截止狀態(tài)也需要一個過渡過程;當兩個開關(guān)器件分別處于導通和截止的過渡期間，就會同時出現(xiàn)半導通狀態(tài)，此時，相當于兩個控制開關(guān)同時接通，會對電源電壓產(chǎn)生短路，在兩個控制開關(guān)的串聯(lián)回路中將出現(xiàn)很大的電流，而這個電流并沒有通過變壓器負載。因此，在兩個控制開關(guān)K1和K2分別處于導通和截止的過渡期間，兩個開關(guān)器件將會產(chǎn)生很大的功率損耗。

推挽式開關(guān)電源

它不會存在這種損耗。因為，當控制開關(guān)K1將要關(guān)斷的時候，開關(guān)變壓器的兩個初級線圈N1繞組和N2繞組都會產(chǎn)生反電動勢，而N2繞組產(chǎn)生的反電動勢正好與輸入電流的方向相反;此時，即使是K2開關(guān)器件處于半導通或全導通狀態(tài)，在短時間內(nèi)，在K2組成的電路中都不會出現(xiàn)很大的工作電流，并且在電路中，兩個控制開關(guān)也不存在直接串通的回路;因此不會像半橋式，以及全橋式開關(guān)電源那樣出現(xiàn)兩個控制開關(guān)同時串通的可能性，這也是推挽式開關(guān)電源的一個優(yōu)點。

推挽式開關(guān)電源的主要缺點

它的兩個開關(guān)器件需要很高的耐壓，其耐壓必須大于工作電壓的兩倍，因此在220V交流供電設(shè)備中很少使用。另外，直流輸出電壓可調(diào)整式推挽開關(guān)電源輸出電壓的調(diào)整范圍比反激式開關(guān)電源輸出電壓的調(diào)整范圍小很多，并且需要一個儲能濾波電感;因此不宜用于要求負載電壓變化范圍太大的場合，特別是負載很輕或經(jīng)常開路的場合。

它的變壓器有兩組初級線圈，對于小功率輸出是個缺點，對于大功率輸出是個優(yōu)點。因為大功率變壓器的線圈繞組一般都用多股線來繞制，因此兩組初級線圈與用雙股線繞制沒有根本區(qū)別，并且兩個線圈與單個線圈相比可以降低一半電流密度。

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推挽式開關(guān)電源的9個優(yōu)缺點

1推挽式開關(guān)電源變壓器的漏感以及銅阻損耗都比單極性磁化極變壓器小很多，開關(guān)電源的工作效率跟高。

推挽式開關(guān)電源的變壓器屬于雙極性磁化極，磁感應變壓范圍是單極性磁化極的兩倍多，并且變壓器鐵芯不需要氣隙，因此，推挽式開關(guān)電源變壓器鐵芯的磁導 率比單極性磁化極的正激或反激開關(guān)電源的變壓器鐵芯的磁導率高很多倍，這樣推挽式開關(guān)電源變壓器的初級、次級的線圈的匝數(shù)可比單極性磁化極變壓器初級、次 級的線圈的匝數(shù)少一倍以上。所以，推挽式開關(guān)電源變壓器的漏感以及銅阻損耗都比單極性磁化極變壓器小很多，所以開關(guān)電源的工作效率跟高。

2推挽式、半橋式、全橋式轉(zhuǎn)換器屬于直流-交流-直流轉(zhuǎn)換器。由于直流-交流轉(zhuǎn)換器提高了工作頻率，所以，變壓器和輸出濾波器的體積和重量都可以減小。

3推挽式開關(guān)電源的變壓器有兩組初級線圈，對于小功率輸出的推挽式開關(guān)電源是個缺點，對于大功率輸出的推挽式開關(guān)電源是個優(yōu)點。因為大功率變壓器的線 圈一般都是多股線來繞制的，因此，推挽式開關(guān)電源的變壓器的兩組初級線圈與用多股線繞制根本沒有區(qū)別，并且兩個線圈與單個線圈相比可以減低一半電流密度。

4推挽式開關(guān)電源輸出電流瞬態(tài)響應速度很高，電壓輸出特性很好。推挽式開關(guān)電源是所有開關(guān)電源中電壓利用率最高的開關(guān)電源。

由于推挽式開關(guān)電源中的兩個控制開關(guān)輪流交替工作，其輸出電壓波形非常對稱，并且開關(guān)電源在整個周期之內(nèi)都向負載提供功率的輸出，因此，其輸出電流瞬 態(tài)響應速度很高，電壓輸出特性很好。推挽式開關(guān)電源是所有開關(guān)電源中電壓利用率最高的開關(guān)電源。它在輸入電壓很低的情況下，仍然能維持很大的輸出功率，所 以推挽式開關(guān)電源被廣泛的應用于低輸入電壓的DC/AC逆變器，活DC/DC轉(zhuǎn)換器電路中。

5推挽式開關(guān)電源的驅(qū)動電路簡單。

推挽式開關(guān)電源的兩個開關(guān)器件有一個公共接地端，相對于半橋式或全橋式開關(guān)電源來說，驅(qū)動電路簡單的多。

6推挽式轉(zhuǎn)換器可以看作兩個正激式轉(zhuǎn)換器的組合，在一個開關(guān)周期內(nèi)，這兩的正激式轉(zhuǎn)換器交替的工作。若兩個正激式變換器不完全對稱或平衡時，就會出現(xiàn)直流偏磁的現(xiàn)象，經(jīng)過幾個周期累計的偏磁，會使磁芯進入飽和狀態(tài)，并導致高頻變壓器的勵磁電流過大，甚至損壞開關(guān)管。

7推挽式開關(guān)電源的主要缺點是兩個開關(guān)器件需要很高的耐壓值。

推挽式開關(guān)電源的主要缺點是兩個開關(guān)器件需要很高的耐壓，其耐壓必須大于工作電壓的兩倍。因此，推挽式開關(guān)電源在220V交流供電設(shè)備中很少使用。另外，直流輸出電壓可調(diào)整式推挽開關(guān)電源 輸出電壓的調(diào)整范圍比反激式開關(guān)電源輸出電壓的調(diào)整范圍小很多，并需要一個儲能濾波電感，因此，推挽式開關(guān)電源不宜用于要求負載電壓變化范圍太大的場合，特別是負載很輕或是經(jīng)常開路的場合。

8推挽式開關(guān)電源不會像半橋、全橋式開關(guān)電源那樣出現(xiàn)兩個控制開關(guān)同時串通的可能性。

9推挽式開關(guān)電源是一個輸出電壓特性很好的開關(guān)電源。

推挽式開關(guān)電源經(jīng)橋式整流或全波整流后，其輸出電壓脈動系數(shù)和電流脈動系數(shù)都很小，因此，需要一個很小值的儲能濾波電容或儲能濾波電感就可以得到一個電壓紋波和電流紋波很小的輸出電壓。因此，推挽式開關(guān)電源是一個輸出電壓特性很好的開關(guān)電源。