典型離線橋式變換器的工作原理

 桌面式電源適配器一般情況

圖表示一個(gè)典型離線橋式變換器的功率部分。對(duì)角的一對(duì)開(kāi)關(guān)元件同步工作，并有序地交替。例如，Q1和Q3同時(shí)導(dǎo)通，接著由Q2和Q4同時(shí)導(dǎo)通。在脈寬控制系統(tǒng)中，存在一段4個(gè)開(kāi)關(guān)元件都關(guān)斷的時(shí)間，應(yīng)該注意，Q2和Q4導(dǎo)通時(shí)，原邊繞組兩端的電壓方向與Q1和Q3導(dǎo)通時(shí)相反。

在本例中，使用均衡的基極驅(qū)動(dòng)電路，這使基極驅(qū)動(dòng)電流在任何時(shí)候都與集電極電流相配合。該技術(shù)特別適合于大功率應(yīng)用場(chǎng)合。

在關(guān)斷期間，穩(wěn)態(tài)條件下，L1中已建立起電流，輸出整流二極管D和D起續(xù)流二極管的作用。在L1的強(qiáng)迫作用下，該關(guān)斷期間兩個(gè)二極管平均分擔(dān)電感器的電流（除了有非常小的磁化電流）。由于使用對(duì)稱的二極管，副邊繞組兩端的電壓為零，因此原邊繞組兩端的電壓也為零（經(jīng)過(guò)一小段由原邊漏感引起的阻尼振蕩時(shí)間后）。典型的集電極電壓波形示于圖2中。

 SAA電源適配器工作周期

考慮圖中電路在穩(wěn)態(tài)條件下的工作周期。假設(shè)驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)始向Q1和Q提供導(dǎo)通脈沖。這兩個(gè)元件開(kāi)始導(dǎo)通。此時(shí)的集電極電流流經(jīng)Tp的原邊繞組并流過(guò)均衡驅(qū)動(dòng)變壓器T2A和Tm的原邊。正向再生反激作用加強(qiáng)了兩個(gè)晶體管的導(dǎo)通作用，使Q和Q快速進(jìn)入全導(dǎo)通即飽和狀態(tài)。

一旦Q1和Q3導(dǎo)通，T1p原邊繞組中的電流開(kāi)始以由原邊漏感所決定的速率建立。該電流由負(fù)載折算過(guò)來(lái)的電流和小部分變壓器磁場(chǎng)的磁化電流組成，如圖所示。

同時(shí)，在導(dǎo)通的邊緣，副邊整流二極管D5中的電流將增加，D6中的電流將減小，其增、減速度由總的副邊漏感和通過(guò)D5和D6的外部回路線路電感決定。對(duì)于低電壓、大電流輸出，外部回路線路電感是主要影響因數(shù)。當(dāng)副邊電流增加到Q1和Q3導(dǎo)通之前流過(guò)L中的電流值時(shí)，D4將反偏，L1輸入端的電壓將增加到副邊電壓Vs（低一個(gè)D2的管壓降）。

L1兩端的正向電壓是（Vs-Vout），此期間L1中的電流線性增加。該電流傳遞到原邊的情況如圖所示。

在由控制電路控制的一個(gè)導(dǎo)通周期之后。驅(qū)動(dòng)變壓器將功率晶體管的基極驅(qū)動(dòng)電流轉(zhuǎn)移，Q1和Q3將關(guān)斷。可是變壓器原邊的磁化電流已經(jīng)建立，漏感和安匝數(shù)將保持不變，電流傳遞到副邊。因此，由于反激作用，所有繞組上的電壓將反向。如果漏感中儲(chǔ)存了足夠的能量，原邊電壓將返回二極管D2和D4導(dǎo)通時(shí)的對(duì)應(yīng)值，多余的反激能量將返回手機(jī)充電器。如果漏感很小，緩沖器電容器C5、R5和輸出二極管D5和D6將提供有效的鉗位。D5和D6將大部分的反激能量轉(zhuǎn)換到輸出。由于原邊二極管D1、D4和副邊二極管D5、D6的強(qiáng)烈鉗位作用，開(kāi)關(guān)晶體管兩端的電壓任何時(shí)候都不會(huì)超過(guò)手機(jī)充電器電壓加一個(gè)二極管壓降。

緩沖器元件

在關(guān)斷瞬間，緩沖器元件R5、C5為集電極電流提供了另一條通路，減小了功率器件的關(guān)斷應(yīng)力。也可以用接在變壓器原邊兩端的單個(gè)RC電路來(lái)代替4個(gè)緩沖器網(wǎng)絡(luò)，但當(dāng)所有功率晶體管關(guān)斷時(shí)，所示結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的原邊電壓的共模控制更好。

由輸出二極管提供續(xù)流作用是這種推挽電路的一個(gè)重要特點(diǎn)。圖表示磁心磁通偏移在推挽和單端工作中的工作范圍。

推挽情況下該工作范圍更寬，即使所有的晶體管都關(guān)斷，由于D5和D6的續(xù)流導(dǎo)通磁心將不會(huì)恢復(fù)到零。

由于D5和D6在關(guān)斷期間保持導(dǎo)通，副邊兩端的電壓和所有繞組兩端的電壓在開(kāi)關(guān)晶體管關(guān)斷時(shí)為零。結(jié)果，關(guān)斷期間磁心將不會(huì)恢復(fù)到Br，但將保持在+B或-B。當(dāng)另一對(duì)對(duì)角輸入晶體管變?yōu)閷?dǎo)通時(shí)，可以使用2B（-B~+B）的整個(gè)磁通密度范圍，允許所設(shè)計(jì)的變壓器具有較少的原邊匝數(shù)。副邊電壓波形示于圖中。

當(dāng)負(fù)載降到低于磁化電流（以副邊為參考）時(shí)，副邊二極管的鉗位作用消失。但這通常并不會(huì)成為問(wèn)題，因?yàn)樵谶@些條件下導(dǎo)通脈沖的時(shí)間非常短，△B也小。

暫態(tài)雙倍磁通效應(yīng)

在暫態(tài)負(fù)載條件下，如果使用B／H特性的整個(gè)范圍，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，假如充電器已在輕載下工作，脈沖的寬度較窄，磁心工作于B=0附近。如果負(fù)載突然增加驅(qū)動(dòng)電路給出較大的脈沖寬度，則對(duì)于這種暫態(tài)變化，只使用了△B變化范圍的一半，磁心可能出現(xiàn)飽和。要仔細(xì)考慮這種暫態(tài)條件，使磁心在該條件下有足夠的磁通密度裕量或限制控制脈沖的轉(zhuǎn)換率以利于磁心建立新的工作狀態(tài)（這種效果有時(shí)稱為“雙倍磁通”）。