4.6.2  两绕组电抗器和反激变换器

首先说明两绕组电抗器的适用原则是任何时刻只在一个绕组上有电流流动^[16]。例如，若电流i₁在流动，则在铁心内会产生磁通Φ，从而i₁和Φ是成一体的关系必须同时存在。但是，只要保持磁通不变，也可以转移使电流i₂在二次绕组中流动，由它来和Φ成一体的关系，不过电流i₂必须产生同等的磁动势，即N₁i₁=N₂i₂^[17]，所以i₂和Φ可以替代上述关系，这被称为等安匝数原理（princi-ple of equal ampereturn）。因此，对于i₁转移为i₂的场合，电流具有N₁i₁=N₂i₂的连续性是必要条件，而二次绕组的端电压无需存在电压连续性，只需根据二次回路来规定即可。

在这里，图4.3a所示的升降压斩波电路再次出现在图4.24a中，再由图4.24b所示的L₁和L₂构成的两绕组电抗器置换图4.24a中的持流电抗器L₁，如果L₂的值等于L₁，则图4.24a和b可以完全一样地工作，原因是对于两绕组电抗器，i₁和i₂原本就单独流动，所以并不在意由哪个绕组电流产生磁通Φ。若由SD将i₁切断，则i₂一定会代替i₁，不过必须将能够形成i₂的回路进行替代作为条件。其中，阻塞二极管D_b实现对应状态，使电流流动。这种变换电路称为反激变换器（flyback converter）。

图4.24 基于置换电抗器的隔离型DC-DC变换器的形成过程

反激变换器虽然与图4.24a所示的升降压斩波器具有相同的工作原理，但当两个绕组的匝数比为a₁₂=N₁/N₂时，其具有以下两个优点：

1）一次回路和二次回路间电气绝缘；(https://www.daowen.com)

2）L₂与L₁的值若不相同，则电流替代时i₂的幅值变为，即可以通过匝数进行调节^[18]。

图4.24b中的i₁是励磁电流i_m，开关转移后的二次电流表现为i₂=-i_m′=-a₁₂i_m，其中，“′”是基于等安匝数原理而折算到对方侧绕组中电流的表示符号。同样的，将一次侧的电压、电流各个量全部都折算到二次侧后（折算方法请参考本书参考文献1）^[19]，得到如图4.24c所示的等效电路，等价地变为输入电压E₁被升降压1/a₁₂倍的斩波电路。因此，式（4.4）被改写为式（4.41）。另外，各部分的电压、电流动作波形如图4.25所示，请试着与图4.3b对比研究一下。

一般来说，若调整图4.4和图4.7中纵轴和横轴的刻度，则图4.4和图4.7所示的与升降压斩波器相关的特性图也适用于反激变换器。反激变换器借助励磁电流的机能来完成功率变换，因此变换器的容量有限，一般作为100W以下的小容量DC-DC变换器使用，其特征是输入输出间绝缘且通过匝数比的调节来设定可能最合适的开关占空比。例如，考虑由商用100V交流进行整流得到140V直流电源，再由其通过降压产生5V的计算机用电源的情况。降压比约为140∶5=28，对于普通的降压斩波器，开关时间比T_on/T_off一定会小到1/28的程度，但是，利用匝数比为28的两绕组电抗器构成反激变换器时，T_on/T_off=1就可以达到上述程度，所以此时不仅控制简单，电压波动小，而且可以提高电路效率。

图4.25 反激变换器的电压、电流波形（a₁₂=2，2T_on=T_off，E1=4E2）