例2:电视机开关电源一般都是脉冲调宽式反激式开关电源,它有两种工作方式:一种是脉冲调宽兼调频工作方式;另一种工作方式是工作频率不变,只对脉冲宽度进行调制。前一种工作方式多在自激式开关电源中使用,后一种工作方式多在由集 电路构成的他激式开关电源中使用。
设一个100W电视机开关电源使用的开关变压器,其初级线圈的电感量为1毫亨,其最高工作电压为360V,最低工作电压为110V。由于开关管的耐压一般最高只有600V,并且还要预留最少20%的余量,因此,在最高工作电压和负载最重的状态下,开关电源的占空比最大只能取0.25,即:D=0.25;当开关电源的负载为最重的时候,占空比也处于最大值。设开关电源的工作频率为40kHz,当占空比为最大值时电源开关管导通时的脉冲宽度t=6.25uS 。
根据上面已知参数我们可以利用(8)式来计算流过开关变压器初级线圈的最大电流Im,然后再求其极限电流Imax的值,即:测试开关变压器初级线圈电感时选用的迭加电流值。
把已知参数代入(8)式:
即:
根据前面分析,以及图8和图9,正常工作时,流过高压包初级线圈的最大电流Im不应该超过极限电流值Imax的70%,由此,可以求得流过高压包初级线圈的极限电流Imax为3.21A。
上面计算出来的极限电流Imax值,就是用来测试开关变压器初级线圈的迭加电流的数值。根据图7,把电流源的电流设置为3.21A,即:测试开关变压器初级线圈的迭加电流为3.21 A,然后测试开关变压器初级线圈的电感;如果测试结果Lx等于或者大于初始电感L0的90%,则说明,开关变压器初级线圈的伏秒容量设计是合格的;如果测试结果Lx小于初始电感L0的90%,则说明,开关变压器初级线圈的伏秒容量余量非常小,不合格。
顺便说明,开关变压器的伏秒容量不但与工作电压有关,而且还与开关电源的占空比有关,即:与脉冲宽度有关。
假设其它参数不变,而把工作电压由360V降为110V时,开关电源的最大占空比可取值为0.7708,即:D=0.7708。当开关电源的工作频率为40kHz时,电源开关管导通时的脉冲宽度t=19.27uS,由此可以求得流过开关变压器初级线圈的最大电流Im为:
比较(14)和(15)式可以看出,虽然开关变压器的工作电压不同,但两式最大工作电流Im以及极限电流Imax基本上是一样的。值得注意的是,虽然他们的最大电流值基本相同,但它们的平均电流值却不一样。前者的平均电流为0.281A,后者的平均电流为0.817A。因此,在选取开关变压器初级线圈漆包线粗细的时候,一定要按平均电流的大小来选取。由此可知,一个双电压开关电源(110V/220V),其工作效率要比单电压开关电源低,因为, 双电压开关电源铜阻损耗要比单电压开关电源大很多。