1、單端正激變壓器的設(shè)計開關(guān)電源變壓器是高頻開關(guān)電源的核心元件。其作用為：磁能轉(zhuǎn)換、電壓變換和絕緣隔離。開關(guān)變壓器性能的好壞不僅影響變壓器本身的發(fā)熱和效率，而且還會影響到高頻開關(guān)電源的技術(shù)性能和可靠性。高頻開關(guān)變壓器的設(shè)計主要包括兩部分：繞組設(shè)計及磁芯設(shè)計。本文將對應(yīng)用在高頻下的單端正激變壓器的設(shè)計方法及磁芯的選擇給出較為詳細(xì)的論述。 1 單端正激變壓器原理 單端正激變壓器的原理圖如圖1所示。單端正激變壓器又稱"buck"轉(zhuǎn)換器。因其在原邊繞組接通電源Vi的同時把能量傳遞到輸出端而得名。正激式變壓器的轉(zhuǎn)換功率通常在50500 W之間。輸出電壓Vo由匝比n、占空比D和輸入電壓Vi

2、確定。當(dāng)PWM控制器輸出正脈沖，功率開關(guān)導(dǎo)通，變壓器的初級繞組通過電流，此電流由兩部分組成，一部分為磁化電流即流經(jīng)等效開環(huán)電感上的電流，另一部分足與輸出電流等效的初級電流，他和初次級匝比成正比，和輸出電流成正比。儲存在電感上的能量必須在功率開關(guān)關(guān)斷后下一次開啟前泄放掉，以便使磁通復(fù)位。N3為去磁繞組2 變壓器磁芯的選用原則高頻開關(guān)電源中的變壓器從性能價格比考慮，MnZn功率鐵氧體材料是最佳的選擇。應(yīng)用于高頻開關(guān)電源變壓器中的鐵氧體應(yīng)具有以下磁特性：高飽和磁通密度或高的振幅磁導(dǎo)率，在工作頻率范圍有低的磁芯總損耗，較低的溫度系數(shù)，較高的居里溫度。磁芯損耗Pc主要由磁滯損耗Ph和渦流損耗Pe(包括剩

3、余損耗Pr)組成，即：磁滯損耗Ph正比于直流磁滯回線的面積，并與頻率成正比關(guān)系。即：對于工作頻率在100kHz以下的功率鐵氧體磁芯，降低磁滯損耗是最重要的，為降低損耗，即要降低矯頑力Hc、剩余磁感應(yīng)強度。要達(dá)到此目的，須從兩方面著手，一是從配方成分方面，盡量使磁晶各項異性常數(shù)k0，磁滯伸縮常數(shù)0；二是在工藝上要做到高密度、大晶粒、均勻完整、另相少、內(nèi)應(yīng)力小、氣孔少。 3 單端正激變壓器的設(shè)計步驟(1)了解變壓器的各項指標(biāo)要求；(2)選取磁芯材質(zhì)確定B值；(3)計算磁芯的AP值，確定磁芯型號規(guī)格；(4)計算初次級繞線匝數(shù)；(5)計算線徑dw。4 設(shè)計舉例 (1) 變壓器相關(guān)參數(shù)INPUT：DC，

4、48 V，50 W；工作頻率：100 kHz；傳輸效率：75；OUTPUT：5 V；風(fēng)冷散熱：J=400Acm2。(2) 根據(jù)變壓器對鐵氧體磁芯高Bs、低功耗的要求、可選用TDK的PC40，PC44，PC50或飛利浦的3F3，3F4材料。綜合考慮性價比因素，選用TDK的PC40材質(zhì)。因為罐型磁芯具有較好的屏蔽，有利于解決EMI中的棘手問題-輻射，所以磁芯形狀選用罐型。同時不能使局部溫度太高，必須均衡放置發(fā)熱元件另外還要求較低的紋波和較高的效率，所有這些考慮使得采用正激式比較合適。TDK PC40材料的相關(guān)參數(shù)：考慮磁芯實際使用中由于高溫效應(yīng)、瞬間情況等引起B(yǎng)s，Br的變化，使B動態(tài)范圍變小而出

5、現(xiàn)飽和，因此設(shè)計時一般必須留出一定的安全空間，即選擇： 則  (3) 計算磁芯AP值，決定磁芯規(guī)格型號式中：Aw磁芯銅窗面積(cm2)；Ae：磁芯有效截面積(cm2)；Ps：變壓器傳遞視在功率(W)；B：磁感應(yīng)增量(T)；f：變壓器工作頻率(Hz)；J：電流密度；Ku：銅窗占用系數(shù)取0.2。 將B=0.25 T，f=105 Hz，J=400 Acm2代入上式得： 查閱有關(guān)TDK DATA選用PC40P2616Z-52H罐型磁芯，其參數(shù)如表1所示。(4) 計算Np，Ns(5) 檢查B選擇合理性(6) 計算線徑dwp，dws     &#

6、160;原邊電流Ip： 查閱有關(guān)AWG導(dǎo)線規(guī)格可用AWG19線，其Axp=0.65 mm2。副邊繞組：副邊繞組截面積Ss：導(dǎo)線直徑 ；rp：并聯(lián)根數(shù)取2；將數(shù)據(jù)代人得：dws=0.77 mm；查閱有關(guān)AWG導(dǎo)線規(guī)格可用AWG21，其d=0.785mm.5 結(jié) 語變壓器磁芯的B的取值對磁芯體積、損耗工作穩(wěn)定性都有直接影響，導(dǎo)線的電流密度取值受磁芯AP值限制，決定于散熱方式。最優(yōu)化設(shè)計應(yīng)同時考慮體積、溫升、成本因素來確定。 開關(guān)電源原理與設(shè)計（連載14）正激式變壓器開關(guān)電源的優(yōu)缺點1-6-2正激式變壓器開關(guān)電源的優(yōu)缺點為了表征各種電壓或電流波形的好壞，一般都是拿電壓或電流的幅值、平均值、

7、有效值、一次諧波等參量互相進(jìn)行比較。在開關(guān)電源之中，電壓或電流的幅值和平均值最直觀，因此，我們用電壓或電流的幅值與其平均值之比，稱為脈動系數(shù)S；也有人用電壓或電流的有效值與其平均值之比，稱為波形系數(shù)K。因此，電壓和電流的脈動系數(shù)Sv、Si以及波形系數(shù)Kv、Ki分別表示為：Sv = Up/Ua 電壓脈動系數(shù) （1-84）Si = Im/Ia 電流脈動系數(shù) （1-85）Kv =Ud/Ua 電壓波形系數(shù) （1-86）Ki = Id/Ia 電流波形系數(shù) （1-87）上面4式中，Sv、Si、Kv、Ki分別表示：電壓和電流的脈動系數(shù)S，和電壓和電流的波形系數(shù)K，在一般可以分清楚的情況下一般都只寫字母大寫S

8、或K。脈動系數(shù)S和波形系數(shù)K都是表征電壓或者電流好壞的指標(biāo)，S和K的值，顯然是越小越好。S和K的值越小，表示輸出電壓和電流越穩(wěn)定，電壓和電流的紋波也越小。正激式變壓器開關(guān)電源正好是在變壓器的初級線圈被直流電壓激勵時，變壓器的次級線圈向負(fù)載提供功率輸出，并且輸出電壓的幅度是基本穩(wěn)定的，此時盡管輸出功率不停地變化，但輸出電壓的幅度基本還是不變，這說明正激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓的瞬態(tài)控制特性相對來說比較好；只有在控制開關(guān)處于關(guān)斷期間，功率輸出才全部由儲能電感和儲能電容兩者同時提供，此時輸出電壓雖然受負(fù)載電流的影響，但如果儲能電容的容量取得比較大，負(fù)載電流對輸出電壓的影響也很小。另外，由于正激式變壓

9、器開關(guān)電源一般都是選取變壓器輸出電壓的一周平均值，儲能電感在控制開關(guān)接通和關(guān)斷期間都向負(fù)載提供電流輸出，因此，正激式變壓器開關(guān)電源的負(fù)載能力相對來說比較強，輸出電壓的紋波比較小。如果要求正激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓有較大的調(diào)整率，在正常負(fù)載的情況下，控制開關(guān)的占空比最好選取在0.5左右，或稍大于0.5，此時流過儲能濾波電感的電流才是連續(xù)電流。當(dāng)流過儲能濾波電感的電流為連續(xù)電流時，負(fù)載能力相對來說比較強。當(dāng)控制開關(guān)的占空比為0.5時，正激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓uo的幅值正好等于電壓平均值Ua的兩倍，流過濾波儲能電感電流的最大值Im也正好是平均電流Io（輸出電流）的兩倍，因此，正激式變壓器開關(guān)電

10、源的電壓和電流的脈動系數(shù)S都約等于2，而與反激式變壓器開關(guān)電源的電壓和電流的脈動系數(shù)S相比，差不多小一倍，說明正激式變壓器開關(guān)電源的電壓和電流輸出特性要比反激式變壓器開關(guān)電源好很多。正激式變壓器開關(guān)電源的缺點也是非常明顯的。其中一個是電路比反激式變壓器開關(guān)電源多用一個大儲能濾波電感，以及一個續(xù)流二極管。此外，正激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓受占空比的調(diào)制幅度，相對于反激式變壓器開關(guān)電源來說要低很多，這個從（1-77）和（1-78）式的對比就很明顯可以看出來。因此，正激式變壓器開關(guān)電源要求調(diào)控占空比的誤差信號幅度比較高，誤差信號放大器的增益和動態(tài)范圍也比較大。另外，正激式變壓器開關(guān)電源為了減少變壓器

11、的勵磁電流，提高工作效率，變壓器的伏秒容量一般都取得比較大（伏秒容量等于輸入脈沖電壓幅度與脈沖寬度的乘積，這里用US來表示），并且為了防止變壓器初級線圈產(chǎn)生的反電動勢把開關(guān)管擊穿，正激式變壓器開關(guān)電源的變壓器要比反激式變壓器開關(guān)電源的變壓器多一個反電動勢吸收繞組，因此，正激式變壓器開關(guān)電源的變壓器的體積要比反激式變壓器開關(guān)電源的變壓器的體積大。正激式變壓器開關(guān)電源還有一個更大的缺點是在控制開關(guān)關(guān)斷時，變壓器初級線圈產(chǎn)生的反電動勢電壓要比反激式變壓器開關(guān)電源產(chǎn)生的反電動勢電壓高。因為一般正激式變壓器開關(guān)電源工作時，控制開關(guān)的占空比都取在0.5左右，而反激式變壓器開關(guān)電源控制開關(guān)的占空比都取得比較

12、小。正激式變壓器開關(guān)電源在控制開關(guān)關(guān)斷時，變壓器初級線圈兩端產(chǎn)生的反電動勢電壓是由流過變壓器初級線圈的勵磁電流產(chǎn)生的。因此，為了提高工作效率和降低反電動勢電壓的幅度，盡量減小正激式開關(guān)電源變壓器初級線圈的勵磁電流是值得考慮的。當(dāng)控制開關(guān)的占空比為0.5時，在控制開關(guān)關(guān)斷時刻，電源變壓器初級會產(chǎn)生反電動勢，反電動勢產(chǎn)生的電流方向與輸入電壓Ui產(chǎn)生的電流方向相同，因此，控制開關(guān)兩端的電壓正好等于輸入電壓Ui與反電動勢Up-之和，即：Ukp = UiUp- K關(guān)斷期間 （1-88）式中Ukp為控制開關(guān)關(guān)斷時刻，控制開關(guān)兩端的電壓；Up-為變壓器初級線圈產(chǎn)生反電動勢電壓的峰值。根據(jù)（1-68）式和圖1

13、-16-b可知，Up-一般都大于輸入電壓Ui，因此Ukp大于兩倍Ui。一般正激式變壓器開關(guān)電源都設(shè)置有一個反電動勢能量吸收回路，如圖1-17中的變壓器反饋線圈N3繞組和整流二極管D3，此時，反電動勢電壓的峰值一般都被限幅到輸入電壓Ui的值，如果不考慮變壓器初、次級線圈的漏感，則（1-88）式可以改寫為：Ukp = 2Ui 帶限幅電路 （1-89）這個電壓對于電源開關(guān)管來說是很高的。例如電源輸入電壓為交流220伏，經(jīng)整流濾波后其最大值就是311伏，根據(jù)（1-89）式可求得Uk = 622伏；如果輸入電壓為交流253伏（±15%），那么，可以求得Ukp = 715伏，這還不算變壓器初級線

14、圈漏感產(chǎn)生的反電動勢電壓。一般圖1-17中的變壓器反饋線圈N3繞組和整流二極管D3，對變壓器初級線圈N1繞組漏感產(chǎn)生的反電動勢電壓是無法進(jìn)行吸收的，這一點需要特別注意。為了吸收變壓器初級線圈N1繞組漏感產(chǎn)生的反電動勢，在變壓器初級線圈回路中還要專門設(shè)置一個反電動勢吸收電路，這一方面內(nèi)容后面還要更詳細(xì)介紹。一般電源開關(guān)管的耐壓都在650伏左右，因此，正激式變壓器開關(guān)電源在輸入電壓為交流220伏的設(shè)備中很少使用，或者用兩個電源開關(guān)管串聯(lián)來使用。由于正激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓的瞬態(tài)控制特性相對來說比較好，因此，目前在一些對瞬態(tài)控制特性要求比較高的場合，用兩個電源開關(guān)管串聯(lián)的正激式變壓器開關(guān)電源也逐

15、步開始增加。開關(guān)電源原理與設(shè)計（連載30）推挽式變壓器開關(guān)電源儲能濾波電容參數(shù)的計算1-8-1-3-2推挽式變壓器開關(guān)電源儲能濾波電容參數(shù)的計算由圖1-35可以看出，在兩個控制開關(guān)的占空比D分別等于0.25的情況下，電容器充、放電的電荷以及充、放電的時間和正、負(fù)電壓紋波值均應(yīng)該相等，并且電容器充電流的平均值也正好等于流過負(fù)載的電流Io與流過儲能電感最小電流Ix的差。因此，電容器充時，電容器存儲的電荷Q為：  （1-148）式和（1-149）式，就是計算輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開關(guān)電源儲能濾波電容的公式（D = 0.25時）。式中：Io是流過負(fù)載的電流，T為控制開關(guān)K1和K

16、2的工作周期，UP-P為輸出電壓的波紋電壓。波紋電壓UP-P一般都取峰-峰值，所以波紋電壓正好等于電容器充電或放電時的電壓增量，即：UP-P = 2Uc 。同理，（1-148）式和（1-149）式的計算結(jié)果，只給出了計算輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開關(guān)電源儲能濾波電容C的中間值，或平均值，即控制開關(guān)工作于占空比D為0.25時的情況，對于極端情況可以在平均值的計算結(jié)果上再乘以一個大于1的系數(shù)。由（1-148）式和（1-149）式可見，輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開關(guān)電源的儲能濾波電容與串聯(lián)式開關(guān)電源的儲能濾波電容相比，在數(shù)值上小了很多，這是因為推挽式變壓器開關(guān)電源采用全波整流或橋式整流輸出，相當(dāng)于占

17、空比和工作頻率都提高了一倍的緣故。占空比提高，可使流過儲能濾波電感的電流不會出現(xiàn)斷流；工作頻率提高，可使儲能濾波電容的充、放電時間縮短，即濾波器的時間常數(shù)可以減小。下一部分我們談?wù)勍仆焓介_關(guān)電源變壓器參數(shù)的計算。 開關(guān)電源原理與設(shè)計(連載60)開關(guān)電源變壓器鐵芯磁滯回線測量part2從原理上來說，只有RC積分電路輸出電壓的特性與磁場強度取樣電路輸出電壓的特性（速率）基本一致的時候，磁滯回線的顯示失真才會最小。那么u1電壓的變化特性與u2電壓的變化特性是否基本一致呢？為了簡單和便于分析，這里我們把輸入電壓看成是交流脈沖方波，但對于正弦波電壓還是同樣有效。如果忽略取樣電阻R1兩端的電壓降

18、u1，則加到變壓器兩端的電壓e1為：e1 L1di1/dt （2-37）由此可以求得流過變壓器初級線圈的勵磁電流為：i1 = = i1(0) 輸入電壓為方波 （2-38）（2-38）式中，e1為加到變壓器T2初級線圈兩端的電壓（這里為方波），或T1變壓器次級線圈輸出的電壓（方波）；L1為變壓器T2初級線圈的電感，i1(0)為時間等于零時變壓器T2初級線圈中的勵磁電流。實際上，這里的i1(0)要與積分電路中電容器C，在同樣時刻對應(yīng)的充電電壓u2(0)，所對應(yīng)的磁通密度B(0)，互相對應(yīng)才有意義，因為它們之間存在相位差。由（2-38）式可以看出，如果忽略取樣電阻R1兩端的電壓降u1，流過變壓器T2

19、初級線圈的勵磁電流是一個線性電流，即：取樣電阻R1的輸出電壓u1為鋸齒波，正好與示波器X軸的掃描電壓相對應(yīng)。我們再來分析RC積分電路的輸出電壓。如果忽略電路損耗，則e2負(fù)載回路方程為：e2 =N2SdB/dt = i2Ru2 （2-39）（2-39）式中，i2為流過電阻R的電流，或電容器的充電電流，u2為電容C兩端電壓。與分析變壓器初級線圈中的勵磁電流一樣，如果把積分電路的時間常數(shù)取得足夠大，電阻的阻值也取得足夠大，則在一個周期內(nèi)電容兩端的充電電壓u2相對電阻的電壓降是可以忽略的。則（2-39）式可以改寫為：e2 i2R （2-40）在任一時刻，電容C的充電電流為：i2 = dq/dt=Cdu

20、2/dt （2-41）（2-41）式中，q為電容器充電積累的電荷。因此，（2-40）又可以表示為：e2 i2R =RCdu2/dt （2-42）把（2-42）結(jié)果代入（2-36）可以求得：B =R*C*u2/N2*S B(0) （2-43）（2-43）式中，B(0)為時間等于零時T2變壓器鐵芯中的磁通密度。同樣，B(0)要與同一時間（即時間等于零時）變壓器T2初級線圈中的勵磁電流i1(0)互相對應(yīng)才有意義。實際上i1(0)與B(0)的值不可能同時為0，如果i1(0)和B(0)同時為0，示波器所顯示的圖形將是一條斜線（即理想磁化曲線）。由（2-43）式可以看出，磁通密度B的確是與積分電容C兩端的

21、電壓u2成正比；也就是說，磁滯回線可以用u1和u2分別代表磁場強度H和磁通密度B通過示波器來進(jìn)行顯示。另外，由（2-40）、（2-42）式可以看出，如果忽略積分電容C兩端的電壓降u2，則對電容C充電的電流基本上可以看成是恒流，即：積分電容C兩端的電壓u2為鋸齒波，正好與磁場強度取樣電路輸出電壓u1的特性（速率）基本一致。如果在分析過程中，取樣電阻R1兩端的電壓降u1和積分電容C兩端的電壓降u2都不能忽略；那么，取樣電阻R1兩端的電壓降u1和積分電容C兩端的電壓u2也可以通過解一元二次微分方程來求得。實際上用微分方程求解電感、電容的充放電過程，在第一章的內(nèi)容中已經(jīng)有過很詳細(xì)的分析，這里不準(zhǔn)備再重

22、復(fù)。實際上，電壓通過電阻對電感進(jìn)行充電的過程，與電流通過電阻對電容充電的過程，是非常相似的，兩者都是按指數(shù)方式上升，只不過前者變化的參量是電流，后者變化的參量是電壓。只要兩者的時間常數(shù)基本一致，它們的變化曲率也將基本一致。因此，用u1和u2分別代表磁場強度H和磁通密度B在示波器上進(jìn)行磁滯回線顯示失真是很小的。電壓通過電阻對電感進(jìn)行充電的時間常數(shù)RL，電流通過電阻對電容進(jìn)行充電的時間常數(shù)RC。在圖2-15中，開關(guān)K1是用來選擇輸入電壓幅度的，當(dāng)K1選擇“1”的位置時，輸入電壓的幅度比較小，被測試樣品的磁滯回線面積也比較??；當(dāng)K1選擇“4”的位置時，輸入電壓的幅度比較大，被測試樣品的磁滯回線面積也

23、比較大。圖2-16是測試樣品在輸入不同幅度的電壓時，對應(yīng)不同磁滯回線的顯示圖。圖2-16中，最外一條磁滯回線是對應(yīng)開關(guān)K1選擇“4”的位置時，所顯示的磁滯回線圖形；而最內(nèi)一條磁滯回線是對應(yīng)開關(guān)K1選擇“1”的位置時，所顯示的磁滯回線圖形。開關(guān)K2是用來選擇顯示圖形水平寬度用的，變壓器鐵芯中的磁場強度以及磁通密度的大小，與開關(guān)K2選擇的位置無關(guān)。當(dāng)K2選擇“1”的位置時，顯示圖形的水平寬度最窄；當(dāng)K2選擇“4”的位置時，顯示圖形的水平寬度最寬。另外，圖2-16中的o-a初始磁化曲線，在實際測量中是很難看得到的，因為它只能出現(xiàn)一次，不會重復(fù)出現(xiàn)。開關(guān)電源原理與設(shè)計(連載60)開關(guān)電源變壓器鐵芯磁滯

24、回線測量part2從圖2-16可以看出，當(dāng)變壓器鐵芯中不存在磁化場時，H和B均為零，即圖2-16中BH曲線的坐標(biāo)原點0。隨著磁場強度H的增加，磁通密度B也隨之增加，但兩者之間不是線性關(guān)系。當(dāng)H增加到一定值時，B不再增加（或增加十分緩慢），這說明該變壓器鐵芯的磁化已接近飽和狀態(tài)。一般人們都把Hm和Bm分別稱為最大磁場強度和最大磁通密度（對應(yīng)于圖中a點）；而把Hs和Bs分別稱為飽和磁場強度和磁通密度。如果再使H逐漸退到零，則與此同時B也逐漸減少。然而H和B對應(yīng)的曲線軌跡并不沿原曲線軌跡a-0返回，而是沿另一曲線下降到Br，這說明當(dāng)H下降為零時，鐵磁物質(zhì)中仍保留一定的磁性，這種現(xiàn)象稱為磁滯，Br稱為

25、剩磁。將磁場反向，再逐漸增加其強度，直到HHc，磁通密度消失，這說明要消除剩磁，必須施加反向磁場Hc。Hc稱為矯頑力。它的大小反映鐵磁材料保持剩磁狀態(tài)的能力。圖2-16表明，當(dāng)磁場按Hm0HcHm0HcHm次序變化時，B所經(jīng)歷的相應(yīng)變化為BmBr0BmBr0Bm。于是得到一條閉合的BH曲線，稱為磁滯回線。所以，當(dāng)鐵磁材料處于交變磁場中時（如變壓器中的鐵芯），它將沿磁滯回線反復(fù)被磁化去磁反向磁化反向去磁。在此過程中要消耗額外的能量，并以熱的形式從鐵磁材料中釋放，這種損耗稱為磁滯損耗。前面已經(jīng)證明，磁滯損耗與磁滯回線所圍面積成正比。不同的磁場強度對應(yīng)的最大磁通密度Bm和剩磁Br，以及磁矯頑力Hc的

26、大小都是不一樣的，因此，不通過測試比較，很難定義某種鐵磁材料各種參數(shù)的好壞。圖2-15電路還可以用來對變壓器鐵芯或鐵磁材料進(jìn)行退磁。方法是先把開關(guān)K1打到“4”的位置上，讓變壓器鐵芯先充磁，然后，把開關(guān)K1由“4”位置逐個打到“3、2、1、0”的位置，最后磁場強度將為0，剩余磁通密度Br也基本為0。由于輸入電壓是交流電壓，因此退磁起點的相位是隨機的。圖2-17變壓器鐵芯或鐵磁材料退磁時的路線圖，在圖2-17中是假設(shè)磁通密度和磁場強度都是從最大值（即a點）開始的。順便指出，用于測試磁滯回線的變壓器鐵芯樣品最好是磁環(huán)，因為，普通的E型變壓器鐵芯多少會存在氣隙；一般氣隙的磁阻是鐵磁材料磁阻的上萬倍，

27、因此，哪怕氣隙的長度只有總磁路長度的萬分之一，其對測試結(jié)果的影響也是非常大的。另外，圖2-15所示的測試電路不能用于對單激式變壓器鐵芯的磁化曲線進(jìn)行測試，因為，輸入電壓為雙極脈沖電壓。如要對單激式變壓器鐵芯的磁化曲線進(jìn)行測試，可在K1的電壓輸出端接一個整流二極管。對單激式變壓器鐵芯的磁化曲線進(jìn)行測試，在應(yīng)用上是沒有多大意義的，因為磁化曲線的面積相對雙激式變壓器鐵芯的磁化曲線的面積非常小，因此，對單激式變壓器鐵芯的磁化曲線進(jìn)行測試，倒不如用對雙激式變壓器鐵芯的磁化曲線進(jìn)行測試來代替。開關(guān)電源原理與設(shè)計 第二章開關(guān)電源主要器件2-1開關(guān)電源變壓器現(xiàn)代電子設(shè)備對電源的工作效率、體積以及安全要求等技術(shù)

28、性能指標(biāo)越來越高，在開關(guān)電源中決定這些技術(shù)性能指標(biāo)的諸多因素中，基本上都與開關(guān)變壓器的技術(shù)指標(biāo)有關(guān)。開關(guān)電源變壓器是開關(guān)電源中的關(guān)鍵器件，因此，在這一節(jié)中我們將非常詳細(xì)地對與開關(guān)電源變壓器相關(guān)的諸多技術(shù)參數(shù)進(jìn)行理論分析。在分析開關(guān)變壓器的工作原理的時候，必然會涉及磁場強度H和磁感應(yīng)強度B以及磁通量等概念，為此，這里我們首先簡單介紹它們的定義和概念。在自然界中無處不存在電場和磁場，在帶電物體的周圍必然會存在電場，在電場的作用下，周圍的物體都會感應(yīng)帶電；同樣在帶磁物體的周圍必然會存在磁場，在磁場的作用下，周圍的物體也都會被感應(yīng)產(chǎn)生磁通?，F(xiàn)代磁學(xué)研究表明：一切磁現(xiàn)象都起源于電流。磁性材料或磁感應(yīng)也不

29、例外，鐵磁現(xiàn)象的起源是由于材料內(nèi)部原子核外電子運動形成的微電流，亦稱分子電流，這些微電流的集合效應(yīng)使得材料對外呈現(xiàn)各種各樣的宏觀磁特性。因為每一個微電流都產(chǎn)生磁效應(yīng)，所以把一個單位微電流稱為一個磁偶極子。因此，磁場強度的大小與磁偶極子的分布有關(guān)。在宏觀條件下，磁場強度可以定義為空間某處磁場的大小。我們知道，電場強度的概念是用單位電荷在電場中所產(chǎn)生的作用力來定義的，而在磁場中就很難找到一個類似于“單位電荷”或“單位磁場”的帶磁物質(zhì)來定義磁場強度，為此，電場強度的定義只好借用流過單位長度導(dǎo)體電流的概念來定義磁場強度，但這個概念本應(yīng)該是用來定義電磁感應(yīng)強度的，因為電磁場是可以互相產(chǎn)生感應(yīng)的。幸好，電

30、磁感應(yīng)強度不但與流過單位長度導(dǎo)體的電流大小相關(guān)，而且還與介質(zhì)的屬性有關(guān)。所以，電磁感應(yīng)強度可以在磁場強度的基礎(chǔ)上再乘以一個代表介質(zhì)屬性的系數(shù)來表示。這個代表介質(zhì)屬性的系數(shù)人們把它稱為導(dǎo)磁率。在電磁場理論中，磁場強度H的定義為：在真空中垂直于磁場方向的通電直導(dǎo)線，受到的磁場的作用力F跟電流I和導(dǎo)線長度 的乘積I 的比值，稱為通電直導(dǎo)線所在處的磁場強度。或：在真空中垂直于磁場方向的1米長的導(dǎo)線，通過1安培的電流，受到磁場的作用力為1牛頓時，通過導(dǎo)線所在處的磁場強度就是1奧斯特(Oersted)。電磁感應(yīng)強度一般也稱為磁感應(yīng)強度。由于在真空中磁感應(yīng)強度與磁場強度在數(shù)值上完全相等，因此，磁感應(yīng)強度在真

31、空中的定義與磁場強度在真空中的定義是完全相同的。所不同的是磁場強度H與介質(zhì)的屬性無關(guān)，而磁感應(yīng)強度B卻與介質(zhì)的屬性有關(guān)。但很多書上都用上面定義磁場強度的方法來定義電磁感應(yīng)強度，這是很不合理的；因為，電磁感應(yīng)強度與介質(zhì)的屬性有關(guān)，那么，比如在固體介質(zhì)中，人們就很難用通電直導(dǎo)線的方法來測量通電直導(dǎo)線在磁場中所受的力，既然不能測量，就不應(yīng)該假設(shè)它所受的力與介質(zhì)的屬性有關(guān)。其實介質(zhì)的導(dǎo)磁率也不是通過作用力來測量的，而是通過電磁感應(yīng)的方法來測量的。電磁感應(yīng)強度一般簡稱為磁感應(yīng)強度。磁場強度H和磁感應(yīng)強度B由下面公式表示：磁場強度H = F/I*l （2-1）磁感應(yīng)強度B = *H （2-2）（2-1）式

32、中磁場強度H的單位為奧斯特（Oe），力F的單位為牛頓（N），電流I的單位為安培（A），導(dǎo)線長度l 的單位為米（m）。（2-2）式中，磁感應(yīng)強度B的單位為特斯拉（T）， 為導(dǎo)磁率，單位為亨/米（H/m），在真空中的導(dǎo)磁率記為u0 ，u0 = 1。由于特斯拉的單位太大，人們經(jīng)常使用高斯（Gs）作為磁感應(yīng)強度B的單位。1特斯拉等于10000高斯（1T=104Gs）。由于磁現(xiàn)象可以形象地用磁力線來表示，故磁感應(yīng)強度B又可定義為磁力線通量的密度，即：單位面積內(nèi)的磁力線通量。磁力線通量密度可簡稱為磁通密度，因此，電磁感應(yīng)強度又可以表示為：磁通密度B = /S （2-3）（2-3）式中，磁通密度B的單位為特斯拉（T），磁通量 的單位為韋伯（Wb），面積的單位為平方米（m2）。如果磁通密度B用高斯（Gs）為單位，則磁通量 的單位為麥克斯韋（Mx），面積的單位為平方厘米（cm2）。其中，1特斯拉等于10000高斯（1T = 104Gs），1韋伯等于1