推挽式開關電源

整流輸出推挽式變壓器開關電源，由於兩個開關管輪流交替工作，相當於兩個開關電源同時輸出功率，其輸出功率約等於單一開關電源輸出功率的兩倍。推挽式開關電源的兩個開關器件有一個公共接地端，相對於半橋式或全橋式開關電源來說，驅動電路要簡單很多。

基本介紹

• 中文名：推挽式開關電源

工作原理

整流輸出推挽式變壓器開關電源，由於兩個開關管輪流交替工作，相當於兩個開關電源同時輸出功率，其輸出功率約等於單一開關電源輸出功率的兩倍。因此，推挽式變壓器開關電源輸出功率很大，工作效率很高，經橋式整流或全波整流後，僅需要很小的濾波電感和電容，其輸出電壓紋波就可以達到非常小。

推挽電路中兩個開關S1和S2交替導通，在繞組N1和N’1兩端分別形成相位相反的交流電壓，改變占空比就可以改變輸出電壓。S1導通時，二極體VD1處於通態，電感L的電流逐漸上升。S2導通時，二極體VD2處於通態，電感L的電流也逐漸上升。當兩個開關都關斷時，VD1和VD2都處於通態，各分擔一半的電流。S1和S2斷態時承受的峰值電壓均為2倍Ui。S1和S2同時導通，相當於變壓器一次側繞組短路，因此應避免兩個開關同時導通。每個開關的占空比不能超過50%，還要留有死區。

由於推挽式變壓器開關電源中的兩個控制開關K1和K2輪流交替工作，其輸出電壓波形非常對稱，並且開關電源在整個工作周期之內都向負載提供功率輸出，因此，其輸出電流瞬間回響速度很高，電壓輸出特性很好。推挽式變壓器開關電源是所有開關電源中電壓利用率最高的開關電源，它在輸入電壓很低的情況下，仍能維持很大的功率輸出，所以推挽式變壓器開關電源被廣泛套用於低輸入電壓的DC/AC逆變器，或DC/DC轉換器電路中。

推挽式開關電源經橋式整流或全波整流後，其輸出電壓的電壓脈動係數Sv和電流脈動係數Si都很小，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。因此，推挽式開關電源是一個輸出電壓特性非常好的開關電源。

另外，推挽式開關電源的變壓器屬於雙極性磁極化，磁感應變化範圍是單極性磁極化的兩倍多，並且變壓器鐵心不需要留氣隙，因此，推挽式開關電源變壓器鐵心的導磁率比單極性磁極化的正激或反式開關電源變壓器鐵心的導磁率高很多倍；這樣，推挽式開關電源變壓器初、次級的線圈匝數可比單極性磁極化變壓器初、次級的線圈匝數少一倍以上。所以，推挽式開關電源變壓器的漏感以及銅阻損耗都比單極性磁極化變壓器小很多，開關電源的工作效率很高。

推挽開關變換電路中，能量轉換由兩管交替控制，當輸出相同功率時，電流僅是單端開關電源管的一半，因此開關損耗隨之減小，效率提高。

推挽式開關電源的優點和缺點

優點：

1、推挽式開關電源輸出電流瞬態回響速度很高，電壓輸出特性很好。推挽式開關電源是所有開關電源中電壓利用率最高的開關電源。

由於推挽式開關電源中的兩個控制開關輪流交替工作，其輸出電壓波形非常對稱，並且開關電源在整個周期之內都向負載提供功率的輸出，因此，其輸出電流瞬 態回響速度很高，電壓輸出特性很好。推挽式開關電源是所有開關電源中電壓利用率最高的開關電源。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 以推挽式開關電源被廣泛的套用於低輸入電壓的DC/AC逆變器，活DC/DC轉換器電路中。

2、推挽式開關電源是一個輸出電壓特性很好的開關電源。

推挽式開關電源經橋式整流或全波整流後，其輸出電壓脈動係數和電流脈動係數都很小，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，推挽式開關電源是一個輸出電壓特性很好的開關電源。

3、推挽式開關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，開關電源的工作效率高。

推挽式開關電源的變壓器屬於雙極性磁化極，磁感應變壓範圍是單極性磁化極的兩倍多，並且變壓器鐵芯不需要氣隙，因此，推挽式開關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電源的變壓器鐵芯的磁導率高很多倍，這樣推挽式開關電源變壓器的初級、次級的線圈的匝數可比單極性磁化極變壓器初級、次 級的線圈的匝數少一倍以上。所以，推挽式開關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，所以開關電源的工作效率跟高。

4、推挽式開關電源的驅動電路簡單。

推挽式開關電源的兩個開關器件有一個公共接地端，相對於半橋式或全橋式開關電源來說，驅動電路簡單的多。

5、推挽式開關電源不會像半橋、全橋式開關電源那樣出現兩個控制開關同時串通的可能性。

缺點：

推挽式開關電源的主要缺點是兩個開關器件需要很高的耐壓值。其耐壓必須大於工作電壓的兩倍。因此，推挽式開關電源在220V交流供電設備中很少使用。另外，直流輸出電壓可調整式推挽開關電源 輸出電壓的調整範圍比反激式開關電源輸出電壓的調整範圍小很多，並需要一個儲能濾波電感，因此，推挽式開關電源不宜用於要求負載電壓變化範圍太大的場合，特別是負載很輕或是經常開路的場合。

推挽式開關電源的變壓器有兩組初級線圈，對於小功率輸出的推挽式開關電源是個缺點，對於大功率輸出的推挽式開關電源是個優點。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別，並且兩個線圈與單個線圈相比可以減低一半電流密度。

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

推挽式、半橋式、全橋式轉換器屬於直流-交流-直流轉換器。由於直流-交流轉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。

電路的控制原理：

由於電路的要求主要控制器件以MOSFET或IGBT為主，本次仿真採用的是IGBT，大多數IGBT的控制方法是以多個支路輸出電壓的加權和作為反饋變數調節原邊開關管的占空比，從而實現各支路的穩壓輸出，或直接採用矩形波脈衝發生器來控制，由於本次的仿真重點不在於反饋控制，所以主要是用矩形波脈衝發生來。

推挽電路仿真及解析

電路中的負載部分加了一個1歐的電阻，輸入端為直流100V直流電源，輸出的電壓的值為

0.0782V，電流的值為0.07819A，仿真出的波形：