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

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

在本例中，使用均衡的基極驅(qū)動電路，這使基極驅(qū)動電流在任何時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的強迫作用下，該關(guān)斷期間兩個二極管平均分擔(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)過一小段由原邊漏感引起的阻尼振蕩時間后）。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)動電路開始向Q1和Q提供導(dǎo)通脈沖。這兩個元件開始導(dǎo)通。此時的集電極電流流經(jīng)Tp的原邊繞組并流過均衡驅(qū)動變壓器T2A和Tm的原邊。正向再生反激作用加強了兩個晶體管的導(dǎo)通作用，使Q和Q快速進入全導(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始以由原邊漏感所決定的速率建立。該電流由負載折算過來的電流和小部分變壓器磁場的磁化電流組成，如圖所示。

同時，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D5和D6的外部回路線路電感決定。對于低電壓、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L中的電流值時，D4將反偏，L1輸入端的電壓將增加到副邊電壓Vs（低一個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導(dǎo)通周期之后。驅(qū)動變壓器將功率晶體管的基極驅(qū)動電流轉(zhuǎn)移，Q1和Q3將關(guān)斷?？墒亲儔浩髟叺拇呕娏饕呀?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。如果漏感中儲存了足夠的能量，原邊電壓將返回二極管D2和D4導(dǎo)通時的對應(yīng)值，多余的反激能量將返回手機充電器。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的強烈鉗位作用，開關(guān)晶體管兩端的電壓任何時候都不會超過手機充電器電壓加一個二極管壓降。

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RC電路來代替4個緩沖器網(wǎng)絡(luò)，但當(dāng)所有功率晶體管關(guān)斷時，所示結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的原邊電壓的共?？刂聘?。

由輸出二極管提供續(xù)流作用是這種推挽電路的一個重要特點。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關(guān)晶體管關(guān)斷時為零。結(jié)果，關(guān)斷期間磁心將不會恢復(fù)到Br，但將保持在+B或-B。當(dāng)另一對對角輸入晶體管變?yōu)閷?dǎo)通時，可以使用2B（-B~+B）的整個磁通密度范圍，允許所設(shè)計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)負載降到低于磁化電流（以副邊為參考）時，副邊二極管的鉗位作用消失。但這通常并不會成為問題，因為在這些條件下導(dǎo)通脈沖的時間非常短，△B也小。

暫態(tài)雙倍磁通效應(yīng)

在暫態(tài)負載條件下，如果使用B／H特性的整個范圍，有時會出現(xiàn)問題，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。如果負載突然增加驅(qū)動電路給出較大的脈沖寬度，則對于這種暫態(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)（這種效果有時稱為“雙倍磁通”）。