開關(guān)變壓器漏感Ls對分布電容充電 - 跟電源專家陶顯芳學(xué)電源技術(shù)（二）：漏感與分布電容對輸出波形的影響（下）

　　圖6是圖4和圖5電路中，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時（圖4），輸入電壓ui通過開關(guān)變壓器漏感Ls對分布電容Cs進(jìn)行充電，使漏感Ls與分布電容Cs產(chǎn)生沖擊振蕩時，分布電容Cs兩端的電壓波形；和當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時（圖5），輸入電壓ui與開關(guān)變壓器漏感Ls和分布電容Cs、Cds產(chǎn)生充、放電時，電源開關(guān)管D、S極兩端的波形。

　　在圖6中，圖6-a是電源開關(guān)管Q1導(dǎo)通時，輸入電壓ui加于開關(guān)變壓器初級線圈兩端的電壓波形；圖6-b是分布電容Cs兩端的電壓波形；圖6-c，是電源開關(guān)管Q1漏極D與源極S之間的電壓波形。

　　在t0時刻，電源開關(guān)管Q1開始導(dǎo)通，輸入電壓ui加于開關(guān)變壓器兩端，輸入電壓ui首先通過分布電感Ls對分布電容Cs充電，此時，由于輸入電壓ui的上升率大于電流通過分布電感Ls對分布電容Cs進(jìn)行充電的電壓上升率，所以，分布電感和分布電容都從輸入電壓吸收能量。輸入電壓ui在對分布電感Ls和分布電容Cs進(jìn)行充電過程中，分布電容Cs兩端的電壓是按正弦曲線上升的；而放電時，其兩端的電壓則按余弦曲線下降。

　　到t1時刻，流過Ls的電流達(dá)到最大值，同時分布電容Cs兩端的電壓與輸入電壓ui相等（或與變壓器初級線圈的正激輸出半波平均值Upa相等），此時輸入電壓ui的上升率為0，輸入電壓ui的上升率小于分布電感Ls對分布電容Cs充電的電壓uc上升率，所以，分布電感Ls開始釋放能量繼續(xù)對分布電容Cs進(jìn)行充電。此時，Ls在釋放能量，而輸入電壓ui和分布電容Cs都在吸收能量，分布電容Cs都兩端的電壓uc繼續(xù)按正弦曲線上升。

　　到t2時刻，流過Ls的電流等于0（儲存于Ls中的能量被釋放完畢），分布電感產(chǎn)生的反電動勢對分布電容Cs進(jìn)行充電結(jié)束，此時Cs兩端的電壓也達(dá)到最大值，然后Cs開始按余弦曲線對Ls和輸入電壓ui進(jìn)行放電，流過Ls的電流開始反向，Ls開始反向儲存磁能量。

　　到t3時刻，Cs兩端的電壓又與輸入電壓ui相等，電容停止放電，此時，Ls儲存的磁能量將轉(zhuǎn)化成反電動勢es給電容Cs進(jìn)行反向充電，使Cs兩端的電壓低于輸入電壓ui。

　　到t4時刻，流過Ls的反向電流等于0，Cs兩端的電壓達(dá)到最低值，然后輸入電壓又開始通過Ls對Cs進(jìn)行充電，至此，分布電感Ls與分布電容Cs第一個充放電周期結(jié)束。

　　到t4時刻之后，輸入電壓ui對分布電感Ls和分布電容Cs進(jìn)行充電的過程，以及分布電感Ls和分布電容Cs互相進(jìn)行充電的過程，與t0～t4時刻基本相同。但由于在此期間，輸入電壓的上升率等于0，輸入電壓不再向分布電感Ls和分布電容Cs提供能量，因此，分布電感Ls與分布電容Cs產(chǎn)生自由振蕩的幅度是隨著時間衰減的，其衰減速率與等效電阻大小有關(guān)。

　　到t10時刻，分布電感Ls與分布電容Cs產(chǎn)生的阻尼自由振蕩的幅度被衰減到差不多等于0，此時，分布電容Cs兩端的電壓等于變壓器初級線圈的正激輸出半波平均值Upa。關(guān)于半波平均值Upa和Upa-的計算方法及定義，請參考第一章的（1-70）和（1-71）式及說明。

　　在圖6-b中，Upa為變壓器初級線圈正激輸出電壓的半波平均值，此值與輸入電壓相等；Upa-為變壓器初級線圈反激輸出電壓的半波平均值，此值與占空比相關(guān)；當(dāng)占空比等于0.5時，Upa-與輸入電壓在數(shù)值上相等，但符號相反。

　　到t11時刻，電源開關(guān)管Q1開始關(guān)斷，由于流過分布電感Ls和勵磁電感 的電流通路突然被切斷，其必然會產(chǎn)生反電動勢 和 ，此二反電動勢將與輸入電壓ui一起串聯(lián)對分布電容Cs和Cds進(jìn)行充電。但由于Cs兩端的電壓與 電壓基本相等，因此，對分布電容Cds進(jìn)行充電的電壓正好是輸入電壓ui與反電動勢電壓 和 三者之和。

　　到t12時刻，電源開關(guān)管Q1已經(jīng)完全關(guān)斷，但二反電動勢 和 與輸入電壓ui還繼續(xù)對分布電容Cs和Cds進(jìn)行充電，不過，此時Cds的容量已經(jīng)變得非常小，因為它表示開關(guān)管內(nèi)部的擴散電容，屬于電阻性質(zhì)，當(dāng)開關(guān)管完全關(guān)斷之后，阻值為無限大。

　　直到t13時刻，分布電感Ls儲存的磁能量基本被釋放完，二反電動勢 和 才停止對分布電容Cs和Cds繼續(xù)進(jìn)行充電；此時，分布電容Cs和分布電容Cds的兩端電壓均達(dá)到了最大值，即，加到電源開關(guān)管Q1漏極上的電壓達(dá)到最大值；而后，分布電容Cs又對原充電回路進(jìn)行放電，并產(chǎn)生自由振蕩，但由于電源開關(guān)管Q1關(guān)斷后阻抗為無效大，其放電回路只能通過等效R和勵磁電感 進(jìn)行，所以振幅很快就衰減到0。圖3-c為電源開關(guān)管D、S兩端的波形。

　　在圖6-c中，Uda為開關(guān)管Q1關(guān)斷期間，D、S兩極之間電壓的半波平均值，Uda等于輸入電壓ui（ui=U）與變壓器初級線圈產(chǎn)生反激輸出電壓的半波平均值Upa-之和；Udp為開關(guān)管關(guān)斷期間D、S兩極之間電壓的峰值。Udp和Uda的值均與占空比有關(guān)，當(dāng)占空比等于0.5時，Uda約等于輸入電壓ui（ui=U）的2倍，而Udp則大于輸入電壓的2倍，并且Udp的值還與漏感Ls的值大小有關(guān)，Ls的值越大，Udp的值也越大。