圖6是圖4和圖5電路中，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)（圖4），輸入電壓ui通過開關(guān)變壓器漏感Ls對分布電容Cs進(jìn)行充電，使漏感Ls與分布電容Cs產(chǎn)生沖擊振蕩時(shí)，分布電容Cs兩端的電壓波形；和當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)（圖5），輸入電壓ui與開關(guān)變壓器漏感Ls和分布電容Cs、Cds產(chǎn)生充、放電時(shí)，電源開關(guān)管D、S極兩端的波形。
在圖6中，圖6-a是電源開關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓ui加于開關(guān)變壓器初級(jí)線圈兩端的電壓波形；圖6-b是分布電容Cs兩端的電壓波形；圖6-c，是電源開關(guān)管Q1漏極D與源極S之間的電壓波形。
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在t0時(shí)刻，電源開關(guān)管Q1開始導(dǎo)通，輸入電壓ui加于開關(guān)變壓器兩端，輸入電壓ui首先通過分布電感Ls對分布電容Cs充電，此時(shí)，由于輸入電壓ui的上升率大于電流通過分布電感Ls對分布電容Cs進(jìn)行充電的電壓上升率，所以，分布電感和分布電容都從輸入電壓吸收能量。輸入電壓ui在對分布電感Ls和分布電容Cs進(jìn)行充電過程中，分布電容Cs兩端的電壓是按正弦曲線上升的；而放電時(shí)，其兩端的電壓則按余弦曲線下降。
圖6
到t1時(shí)刻，流過Ls的電流達(dá)到最大值，同時(shí)分布電容Cs兩端的電壓與輸入電壓ui相等（或與變壓器初級(jí)線圈的正激輸出半波平均值Upa相等），此時(shí)輸入電壓ui的上升率為0，輸入電壓ui的上升率小于分布電感Ls對分布電容Cs充電的電壓uc上升率，所以，分布電感Ls開始釋放能量繼續(xù)對分布電容Cs進(jìn)行充電。此時(shí)，Ls在釋放能量，而輸入電壓ui和分布電容Cs都在吸收能量，分布電容Cs都兩端的電壓uc繼續(xù)按正弦曲線上升。
到t2時(shí)刻，流過Ls的電流等于0（儲(chǔ)存于Ls中的能量被釋放完畢），分布電感產(chǎn)生的反電動(dòng)勢對分布電容Cs進(jìn)行充電結(jié)束，此時(shí)Cs兩端的電壓也達(dá)到最大值，然后Cs開始按余弦曲線對Ls和輸入電壓ui進(jìn)行放電，流過Ls的電流開始反向，Ls開始反向儲(chǔ)存磁能量。
到t3時(shí)刻，Cs兩端的電壓又與輸入電壓ui相等，電容停止放電，此時(shí)，Ls儲(chǔ)存的磁能量將轉(zhuǎn)化成反電動(dòng)勢es給電容Cs進(jìn)行反向充電，使Cs兩端的電壓低于輸入電壓ui。
到t4時(shí)刻，流過Ls的反向電流等于0，Cs兩端的電壓達(dá)到最低值，然后輸入電壓又開始通過Ls對Cs進(jìn)行充電，至此，分布電感Ls與分布電容Cs第一個(gè)充放電周期結(jié)束。
到t4時(shí)刻之后，輸入電壓ui對分布電感Ls和分布電容Cs進(jìn)行充電的過程，以及分布電感Ls和分布電容Cs互相進(jìn)行充電的過程，與t0～t4時(shí)刻基本相同。但由于在此期間，輸入電壓的上升率等于0，輸入電壓不再向分布電感Ls和分布電容Cs提供能量，因此，分布電感Ls與分布電容Cs產(chǎn)生自由振蕩的幅度是隨著時(shí)間衰減的，其衰減速率與等效電阻大小有關(guān)。
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到t10時(shí)刻，分布電感Ls與分布電容Cs產(chǎn)生的阻尼自由振蕩的幅度被衰減到差不多等于0，此時(shí)，分布電容Cs兩端的電壓等于變壓器初級(jí)線圈的正激輸出半波平均值Upa。關(guān)于半波平均值Upa和Upa-的計(jì)算方法及定義，請參考第一章的（1-70）和（1-71）式及說明。
在圖6-b中，Upa為變壓器初級(jí)線圈正激輸出電壓的半波平均值，此值與輸入電壓相等；Upa-為變壓器初級(jí)線圈反激輸出電壓的半波平均值，此值與占空比相關(guān)；當(dāng)占空比等于0.5時(shí)，Upa-與輸入電壓在數(shù)值上相等，但符號(hào)相反。
到t11時(shí)刻，電源開關(guān)管Q1開始關(guān)斷，由于流過分布電感Ls和勵(lì)磁電感的電流通路突然被切斷，其必然會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢和，此二反電動(dòng)勢將與輸入電壓ui一起串聯(lián)對分布電容Cs和Cds進(jìn)行充電。但由于Cs兩端的電壓與電壓基本相等，因此，對分布電容Cds進(jìn)行充電的電壓正好是輸入電壓ui與反電動(dòng)勢電壓和三者之和。
到t12時(shí)刻，電源開關(guān)管Q1已經(jīng)完全關(guān)斷，但二反電動(dòng)勢和與輸入電壓ui還繼續(xù)對分布電容Cs和Cds進(jìn)行充電，不過，此時(shí)Cds的容量已經(jīng)變得非常小，因?yàn)樗硎鹃_關(guān)管內(nèi)部的擴(kuò)散電容，屬于電阻性質(zhì)，當(dāng)開關(guān)管完全關(guān)斷之后，阻值為無限大（理想情況）。
直到t13時(shí)刻，分布電感Ls儲(chǔ)存的磁能量基本被釋放完，二反電動(dòng)勢和才停止對分布電容Cs和Cds繼續(xù)進(jìn)行充電；此時(shí)，分布電容Cs和分布電容Cds的兩端電壓均達(dá)到了最大值，即，加到電源開關(guān)管Q1漏極上的電壓達(dá)到最大值；而后，分布電容Cs又對原充電回路進(jìn)行放電，并產(chǎn)生自由振蕩，但由于電源開關(guān)管Q1關(guān)斷后阻抗為無限大，其放電回路只能通過等效電阻R和勵(lì)磁電感進(jìn)行，所以振幅很快就衰減到0。圖3-c為電源開關(guān)管D、S兩端的波形。
在實(shí)際應(yīng)用中，電源開關(guān)管Q1的關(guān)斷過程，實(shí)際上就是開關(guān)管的內(nèi)阻由小變大的過程，把它等效成一個(gè)正在充電的電容器，只是為了便于分析，其實(shí)質(zhì)還是一個(gè)可變電阻，并且開關(guān)管Q1完全關(guān)斷之后，其阻抗也不是無限大，它總是有一定的漏電流，因此，開關(guān)管的內(nèi)阻還是應(yīng)該等效到回路電阻之中的，即：等效電阻R的阻值，時(shí)刻都是在變化的。
在圖6-c中，Uda為開關(guān)管Q1關(guān)斷期間，D、S兩極之間電壓的半波平均值，Uda等于輸入電壓ui（ui=U）與變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生反激輸出電壓的半波平均值Upa-之和；Udp為開關(guān)管關(guān)斷期間D、S兩極之間電壓的峰值。Udp和Uda的值均與占空比有關(guān)，當(dāng)占空比等于0.5時(shí)，Uda約等于輸入電壓ui（ui=U）的2倍，而Udp則大于輸入電壓的2倍，并且Udp的值還與漏感Ls的值大小有關(guān)，Ls的值越大，Udp的值也越大。
開關(guān)變壓器次級(jí)線圈輸出電壓的半波平均值Upa和Upa-由下面兩式求得：
（5）式中的uo為正激輸出電壓，其值為：
（7）式中，D為占空比，uo為反激輸出電壓，其值為：
（8）式中，L1、L2分別為開關(guān)變壓器初、次級(jí)線圈的電感，n為開關(guān)變壓器線圈的匝數(shù)比，n=N2/N1，Ui為變壓器初級(jí)線圈的輸入電壓，Ton為開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，R為等效負(fù)載電阻。
值得說明的是，上面（5）～（8）式并沒有把分布電感Ls對輸出電壓的影響考慮在其中。
由于分布電容Cds表示開關(guān)管內(nèi)部的擴(kuò)散電容，它的容量在Q1的關(guān)斷過程中一直在改變（由大變?。?，因此，分布電感Ls和勵(lì)磁電感產(chǎn)生的反電動(dòng)勢和對分布電容Cds進(jìn)行充電時(shí)，其電壓上升率并不是完全按正弦曲線規(guī)律變化。另外，由于勵(lì)磁電感在數(shù)值上遠(yuǎn)比分布電感Ls大，因此，和Cs產(chǎn)生自由振蕩的頻率比Ls和Cs產(chǎn)生自由振蕩的頻率低很多。
這里順便指出，圖6-b的波形是很難測量到的，因?yàn)榉植茧姼蠰s與分布電容Cs產(chǎn)生自由振蕩的過程，基本上都在變壓器內(nèi)部的分布電感與分布電容之間進(jìn)行，用儀器很難直接進(jìn)行測量；但通過測量變壓器次級(jí)線圈的波形，也可以間接測量圖6-b中波形的振幅；而圖6-c的波形可以直接進(jìn)行測量，兩者的振幅均與分布電感Ls的數(shù)值大小有關(guān)，還與等效電阻R的阻值有關(guān)。分布電感Ls的數(shù)值越大，振幅也越大，等效電阻R的阻值越大，振幅也越大。
當(dāng)自由振蕩很強(qiáng)時(shí)，自由振蕩會(huì)通過電磁輻射的形式給周邊的電路或電子設(shè)備造成EMI干擾。這一點(diǎn)在進(jìn)行開關(guān)變壓器設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必要注意，應(yīng)該盡量減小分布電感Ls的數(shù)值。
下一講我們進(jìn)一步通過數(shù)學(xué)的計(jì)算方法來對電路的參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析。
