推挽式電路是什么?推挽式開關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)解析
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(fù)兩個(gè)半周的放大。單端放大機(jī)器只能采取甲類工作狀態(tài)。
推挽放大器的輸出級有兩個(gè)“臂”(兩組放大元件),一個(gè)“臂”的電流增加時(shí),另一個(gè)“臂”的電流則減小,二者的狀態(tài)輪流轉(zhuǎn)換。對負(fù)載而言,好象是一個(gè)“臂”在推,一個(gè)“臂”在拉,共同完成電流輸出任務(wù)。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(diǎn)
①電壓輸出特性很好
由于它的兩個(gè)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(gè)工作周期之內(nèi)都向負(fù)載提供功率輸出,其輸出電流瞬間響應(yīng)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(yīng)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(gè)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(dòng)系數(shù)Sv和電流脈動(dòng)系數(shù)Si都很小,因此只需要一個(gè)很小值的儲(chǔ)能濾波電容或儲(chǔ)能濾波電感,就可以得到一個(gè)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(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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(dòng)電路簡單
它的兩個(gè)開關(guān)器件有一個(gè)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(dòng)電路要簡單很多,這也是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
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(diǎn)
半橋式以及全橋式開關(guān)電源
它們都有一個(gè)共同缺點(diǎn),就是當(dāng)兩個(gè)控制開關(guān)K1和K2處于交替轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)的時(shí)候,兩個(gè)開關(guān)器件會(huì)同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)半導(dǎo)通區(qū),即兩個(gè)控制開關(guān)同時(shí)處于接通狀態(tài);這是因?yàn)殚_關(guān)器件在開始導(dǎo)通的時(shí)候,相當(dāng)于對電容充電,它從截止?fàn)顟B(tài)到完全導(dǎo)通狀態(tài)需要一個(gè)過渡過程;而開關(guān)器件從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換到截止?fàn)顟B(tài)的時(shí)候,相當(dāng)于對電容放電,它從導(dǎo)通狀態(tài)到完全截止?fàn)顟B(tài)也需要一個(gè)過渡過程;當(dāng)兩個(gè)開關(guān)器件分別處于導(dǎo)通和截止的過渡期間,就會(huì)同時(shí)出現(xiàn)半導(dǎo)通狀態(tài),此時(shí),相當(dāng)于兩個(gè)控制開關(guān)同時(shí)接通,會(huì)對電源電壓產(chǎn)生短路,在兩個(gè)控制開關(guān)的串聯(lián)回路中將出現(xiàn)很大的電流,而這個(gè)電流并沒有通過變壓器負(fù)載。因此,在兩個(gè)控制開關(guān)K1和K2分別處于導(dǎo)通和截止的過渡期間,兩個(gè)開關(guān)器件將會(huì)產(chǎn)生很大的功率損耗。
推挽式開關(guān)電源
它不會(huì)存在這種損耗。因?yàn)椋?dāng)控制開關(guān)K1將要關(guān)斷的時(shí)候,開關(guān)變壓器的兩個(gè)初級線圈N1繞組和N2繞組都會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢,而N2繞組產(chǎn)生的反電動(dòng)勢正好與輸入電流的方向相反;此時(shí),即使是K2開關(guān)器件處于半導(dǎo)通或全導(dǎo)通狀態(tài),在短時(shí)間內(nèi),在K2組成的電路中都不會(huì)出現(xiàn)很大的工作電流,并且在電路中,兩個(gè)控制開關(guān)也不存在直接串通的回路;因此不會(huì)像半橋式,以及全橋式開關(guān)電源那樣出現(xiàn)兩個(gè)控制開關(guān)同時(shí)串通的可能性,這也是推挽式開關(guān)電源的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
推挽式開關(guān)電源的主要缺點(diǎn)
它的兩個(gè)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(gè)儲(chǔ)能濾波電感;因此不宜用于要求負(fù)載電壓變化范圍太大的場合,特別是負(fù)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(gè)缺點(diǎn),對于大功率輸出是個(gè)優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)榇蠊β首儔浩鞯木€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(gè)線圈與單個(gè)線圈相比可以降低一半電流密度。