開關模式電源又稱交換式電源、開關變換器，是一種高頻化電能轉換裝置，是電源供應器的一種。它可以將交流電轉換成直流電，或者將直流電轉換成交流電。它的主要功能是將高壓交流電轉換成低壓直流電，或者將低壓直流電轉換成高壓交流電。

開關電源的工作原理是將直流電輸入到電路中，電路中的開關元件將直流電轉換成交流電，然后將交流電輸出到負載中。開關電源不同于線性電源，開關電源利用的切換晶體管多半是在全開模式(飽和區(qū))及全閉模式(截止區(qū))之間切換，這兩個模式都有低耗散的特點，切換之間的轉換會有較高的耗散，但時間很短，因此比較節(jié)省能源，產生廢熱較少。

開關電源一般由輸入部分、控制部分、轉換部分和輸出部分組成。輸入部分由交流電源、濾波器、接地線等組成;控制部分由控制電路、變壓器、可控硅等組成;轉換部分由開關元件、電感元件、電容元件等組成;輸出部分由負載、穩(wěn)壓電路等組成。

推挽式開關電源工作原理及電路圖

整流輸出推挽式變壓器開關電源，由于兩個開關管輪流交替工作，相當于兩個開關電源同時輸出功率，其輸出功率約等于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后，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。

圖1-30是橋式整流輸出推挽式變壓器開關電源工作原理圖，除了整流濾波電路以外，其余部分電路的工作原理基本與圖1-27相同。橋式整流電路由D1、D2、D3、D4組成，C為儲能濾波電容，R為負載電阻，Uo為直流輸出電壓，Io為流過負載電阻的電流。

推挽式開關電源工作原理及電路圖

圖1-31是全波整流輸出的推挽式變壓器開關電源工作原理圖，同樣，除了整流濾波電路以外，其余部分電路的工作原理基本與圖1-27和圖1-30相同。但開關變壓器的次級需要多一個繞組，兩個繞組N31、N32輪流輸出電壓;全波整流電路由D1、D2組成，C為儲能濾波電容，R為負載電阻，Uo為直流輸出電壓，Io為流過負載電阻的電流。

推挽式開關電源工作原理及電路圖

圖1-30與圖1-31比較，橋式整流輸出的推挽式變壓器開關電源比全波整流輸出的推挽式變壓器開關電源多用兩個整流二極管，但全波整流輸出的開關變壓器又比橋式整流輸出的開關變壓器多一組次級線圈。因此，圖1-30橋式整流輸出推挽式變壓器開關電源比較適用于輸出電流相對較小的情況;而圖1-31全波整流輸出推挽式變壓器開關電源比較適用于輸出電流相對較大的情況。因為，大電流整流二極管成本高，而且損耗功率也比較大。

下面我們來詳細分析圖1-30橋式整流輸出推挽式變壓器開關電源和圖1-31全波整流輸出推挽式變壓器開關電源的工作原理。

由于圖1-30橋式整流輸出推挽式變壓器開關電源或圖1-31全波整流輸出推挽式變壓器開關電源的電壓輸出電路中都接有儲能濾波電容，儲能濾波電容會對輸入脈動電壓起到平滑的作用，因此，圖1-30和圖1-31中輸出電壓Uo都不會出現(xiàn)很高幅度的電壓反沖，其輸出電壓的峰值Up基本上就可以認為是半波平均值Upa。其值略大于正激輸出nUi，即：橋式整流輸出推挽式變壓器開關電源或全波整流輸出推挽式變壓器開關電源，整流濾波輸出電壓Uo的值略大于正激輸出nUi，n為變壓器次級線圈N3繞組與初級線圈N1繞組或N2繞組的匝數(shù)比。

因此，推挽式變壓器開關電源的輸出電壓uo，主要還是由(1-131)式來決定。即：推挽式變壓器開關電源的輸出電壓uo(K1或K2接通期間)，約等于開關變壓器次級線圈N3繞組產生的正激式輸出電壓Up或Up-的半波平均值Upa或Upa-：

uo = Upa = nUi —— K1接通期間 (1-134)

或uo = Upa- =-nUi —— K2接通期間 (1-135)

上式中，uo為推

挽式變壓

器開關電源的輸出電壓，n為變壓器次級線圈N3繞組與初級線圈N1繞組或N2繞組的匝數(shù)比，Ui為開關變壓器初級線圈N1繞組或N2繞組的輸入電壓。

圖1-32是橋式整流輸出或全波整流輸出推挽式變壓器開關電源，在兩個控制開關K1和K2交替接通和斷開，且占空比D均等于0.5時，各主要工作點的電壓、電流波形。

圖1-32-a)和圖1-32-b)分別表示控制開關K1接通時，開關變壓器初級線圈N1繞組兩端的電壓u1的波形，以及流過變壓器初級線圈N1繞組兩端的電流i1波形;圖1-32-c)和圖1-32-d)分別表示控制開關K2接通時，開關變壓器初級線圈N2繞組兩端的電壓u2的波形，以及流過開關變壓器初級線圈N2繞組兩端的電流i2的波形;圖1-32-e)和圖1-32-f)分別表示控制開關K1和K2輪流接通時，開關變壓器次級線圈N3繞組兩端輸出電壓uo的波形，以及流過開關變壓器次級線圈N3繞組兩端的電流波形。

圖1-32-f)中，虛線箭頭表示反激式輸出電流是由最大值開始，然后逐漸減小到最小值;而實線箭頭表示正激式輸出電流則是由最小值開始，然后逐漸增加到最大值;因此，兩者同時作用的結果，正好輸出一個矩形波。

推挽式開關電源工作原理及電路圖

推挽式開關電源工作原理及電路圖

從圖1-32-e)可以看出，輸出電壓uo雖然還是由兩個部分組成，一部分為輸入電壓Ui通過變壓器初級線圈N1繞組或N2感應到次級線圈N3繞組的正激式輸出電壓(uo);另一部分為勵磁電流通過變壓器初級線圈N1繞組或N2繞組存儲的能量產生的反激式輸出電壓[uo];這里反激式輸出電壓[uo]不會再使波形產生反沖，是因為儲能濾波電容會把反沖電壓吸收掉，使其成為充電流。

由于推挽式變壓器開關電源輸出電壓的半波平均值Upa幅值基本上是穩(wěn)定的，它不會像反激式輸出開關電源那樣，輸出電壓的幅值隨著控制開關占空比的改變而改變。因此，如果需要調整推挽式變壓器開關電源輸出電壓，只能通過改變兩個控制開關的占空比，來改變輸出電壓的平均值。因此，在輸出電壓可調的推挽式變壓器開關電源電路中，必須要在整流輸出電路后面加接一個LC儲能濾波電路，才能從整流輸出的脈動直流電壓中提取平均值輸出。

推挽式開關電源的典型電路如下圖所示。它是一種雙端轉換電路，高頻變壓器的磁芯在磁滯回路的兩側工作。該電路使用兩個開關管VT1和VT2。兩個開關管在外部激勵方波信號的控制下交替打開和關閉。方波電壓在變壓器T的次級組中獲得，經整流并濾波到所需的直流電壓中。

該電路的優(yōu)點是兩個開關管易于驅動，主要缺點是開關管的耐壓必須達到電路峰值電壓的兩倍。電路的輸出功率比較大，一般在100-500W的范圍內。