開(kāi)關(guān)變壓器伏秒容量的意義
開(kāi)關(guān)變壓器或儲(chǔ)能電感線圈的極限伏秒容量VTmax參數(shù)，其實(shí)與晶體管的最大集電極電壓BVceo參數(shù)一樣重要。在晶體管放大電路中，當(dāng)晶體管集電極與發(fā)射極兩端的電壓超過(guò)最大集電極電壓BVceo時(shí)，晶體管就會(huì)被擊穿損壞。同樣，在開(kāi)關(guān)電源中，當(dāng)施加于開(kāi)關(guān)變壓器的伏秒容量（電壓幅度與時(shí)間長(zhǎng)度）超過(guò)極限伏秒容量VTmax時(shí)，開(kāi)關(guān)變壓器也要損壞，并且還會(huì)損壞電源開(kāi)關(guān)管，及其它電路元件。
開(kāi)關(guān)變壓器伏秒容量的意義相當(dāng)于圖2-56中斜線為界的矩形面積，決定面積大小的兩條邊分別由開(kāi)關(guān)變壓器的工作電壓（直流脈沖幅度）V和持續(xù)通電時(shí)間T（脈沖寬度）的乘積組成。其極限伏秒容量VTmax相當(dāng)于以Vmax為一條邊與τmax為另一條邊所構(gòu)成的面積，灰色區(qū)域部分相當(dāng)于開(kāi)關(guān)變壓器正常工作時(shí)伏秒容量的面積。
不過(guò)這里還應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出，只要伏秒容量的面積沒(méi)有超出極限伏秒容量的面積，V或T任何一條邊分別都可以超出圖2-56中所示的V或T邊上的Vmax和τmax的長(zhǎng)度。
結(jié)合圖2-55和圖2-56，我們可以看出，使用開(kāi)關(guān)變壓器時(shí)，最好讓流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器線圈的最大工作電流約等于圖2-55中 ，或者讓開(kāi)關(guān)脈沖的寬度約等于 。
當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器線圈的最大工作電流等于圖2-55中Ib 時(shí)，開(kāi)關(guān)變壓器線圈的電感量為最大值Lmax ；在此種情況下，開(kāi)關(guān)變壓器的工作效率最高，因?yàn)椋藭r(shí)開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯損耗與開(kāi)關(guān)變壓器線圈損耗的乘積最小（磁滯損耗與勵(lì)磁電流的大小成正比，還與磁感應(yīng)強(qiáng)度增量的平方成正比；渦流損耗與磁感應(yīng)強(qiáng)度增量的平方成正比；銅阻的損耗與導(dǎo)線的長(zhǎng)度成正比）；并且，開(kāi)關(guān)變壓器的伏秒容量VTb與極限伏秒容量VTmax還有很大的安全距離。
目前，一般開(kāi)關(guān)變壓器都大量選用鐵氧體磁芯為鐵芯材料，這種鐵氧體磁芯的磁飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs一般為4500～5000高斯，因此，由圖2-55可以看出，開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯的最佳磁感應(yīng)強(qiáng)度Bb大約為磁飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs的一半左右，即：Bb = 2300～2500高斯。因此，當(dāng)使用（4）式對(duì)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，公式中最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm的取值，最好不要超過(guò)2500高斯。
由于開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯磁飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs參數(shù)的分散性，用什么方法，我們才能知道開(kāi)關(guān)變壓器的鐵芯正好就工作于最佳磁感應(yīng)強(qiáng)度Bb的位置上呢？或者我們拿到一個(gè)開(kāi)關(guān)變壓器，到底應(yīng)該取多大的脈沖寬度，以及占空比，或者工作頻率，才合理呢？
這個(gè)必須通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)變壓器伏秒容量的測(cè)量，才能最后作出決定，同時(shí)還可以檢查開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯氣隙長(zhǎng)度留得是否合適。接下來(lái)隨小編詳細(xì)了解開(kāi)關(guān)變壓器伏秒容量測(cè)量方面的知識(shí)。
開(kāi)關(guān)變壓器的伏秒容量
伏秒容量是開(kāi)關(guān)變壓器的一個(gè)極其重要的參數(shù)，但很多人在設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)變壓器的時(shí)候都把這個(gè)重要參數(shù)忽視了。很多人在設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)變壓器的時(shí)候，都是根據(jù)開(kāi)關(guān)電源的工作頻率和輸出功率來(lái)計(jì)算開(kāi)關(guān)變壓器的初級(jí)線圈電感量，而在實(shí)際應(yīng)用中，這種方法有很大的局限性，因?yàn)樽儔浩麒F心的導(dǎo)磁率并不是一個(gè)常數(shù)，它的初始導(dǎo)磁率和有效導(dǎo)磁率相差非常大，即變壓器線圈的靜態(tài)電感量和動(dòng)態(tài)電感量相差很大。如圖1所示，圖中，B為變壓器鐵心的初始磁化曲線，為導(dǎo)磁率變化曲線，為勵(lì)磁電流。
另外，單端磁化開(kāi)關(guān)電源變壓器一般都需要留氣隙，氣隙的大小對(duì)變壓器線圈的電感量影響非常大，因此，有人通過(guò)調(diào)整氣隙的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整變壓器線圈的電感量，顯然這中方法是錯(cuò)誤的。用這種方法設(shè)計(jì)出來(lái)的開(kāi)關(guān)變壓器，不是容易出現(xiàn)磁飽和就是初、次級(jí)線圈漏感過(guò)大，使開(kāi)關(guān)管過(guò)流或過(guò)壓損壞，并且還容易產(chǎn)生EMI干擾和降低工作效率。
圖2反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器的工作原理圖，由于反激式開(kāi)關(guān)電源在開(kāi)關(guān)接通期間，變壓器只存儲(chǔ)能量，不輸出功率，因此，在開(kāi)關(guān)接通期間，圖2電路可以等效成圖3電路。
在圖3電路中，當(dāng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，電源E對(duì)電感L1進(jìn)行充磁，并產(chǎn)生勵(lì)磁電流i1，如果把L1看成是一個(gè)常數(shù)，則i1由下式表示：
很多人就是根據(jù)（2）式和（3）式來(lái)確定開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的電感量的。
開(kāi)關(guān)變壓器伏秒容量的測(cè)量
圖中，M為電感測(cè)試儀，LT為隔離電感，I為電流源，LX為待測(cè)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈。LT的電感量必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于被測(cè)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的電感量，但如果電流源I是一個(gè)理想的恒流源，那么隔離電感LT可以省去。
開(kāi)關(guān)變壓器的伏秒容量可以用直流迭加法來(lái)測(cè)量，圖7是一個(gè)對(duì)開(kāi)關(guān)變壓器進(jìn)行伏秒容量進(jìn)行測(cè)試的原理圖。
電流迭加法就是在開(kāi)關(guān)變壓器線圈中迭加一直流電流，讓開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯進(jìn)行磁化，然后，對(duì)開(kāi)關(guān)變壓器的電感量進(jìn)行測(cè)量，從而間接測(cè)量開(kāi)關(guān)變壓器線圈的最大伏秒容量VTm。VTm的定義是，當(dāng)?shù)又绷鱅使電感LX的電感量減小到初始值L0的0.9倍時(shí)，開(kāi)關(guān)電源變壓器所對(duì)應(yīng)的伏秒容量VT值。
開(kāi)關(guān)變壓器的最大伏秒容量VTm由下面公式求得：
式中：Im為使電感LX的電感量減小到初始值L0的0.9倍時(shí)迭加直流的對(duì)應(yīng)值。
知道了開(kāi)關(guān)變壓器的最大伏秒容量，就可以確定變壓器的最高工作電壓Vm和最大脈沖寬度Ton。
從（10）式還可以看出，由于Im與Lx的值都與變壓器鐵芯的氣隙長(zhǎng)度有關(guān)，因此，它們?nèi)咧g必然有一個(gè)最佳值。這個(gè)最佳值我們通過(guò)測(cè)試幾個(gè)樣品很容易就知道。
此測(cè)試方法有一定的正交性質(zhì)，因此，相對(duì)來(lái)說(shuō)，試驗(yàn)結(jié)果會(huì)更準(zhǔn)確和更科學(xué)。正交性就是所得結(jié)論和試驗(yàn)是沿著兩個(gè)不同方向進(jìn)行。
（9）式中E可取輸入電壓的最大值，τ取值可根據(jù)輸入電壓為最大值時(shí)對(duì)應(yīng)的最小占空比Dmin和工作頻率F求得。求最大伏秒容量VTm時(shí)，應(yīng)把τ值換成τx，一般取τx = 1.43τ。
圖9是測(cè)試最大伏秒容量時(shí)，迭加直流Im，與平均工作電流Ia、半波平均電流Iaτ1、半波最大電流Imτ1各者之間的關(guān)系。
從圖中可以看出，當(dāng)D=0.5時(shí)，迭加直流Im是平均工作電流Ia的5.4倍，如果在此工作狀態(tài)下，初級(jí)線圈的電流密度為3A/mm2，則測(cè)試電流的密度為16.2A/mm2，因此，在測(cè)試過(guò)程中變壓器初級(jí)線圈一般都發(fā)熱，這正好也是校驗(yàn)初級(jí)線圈電流密度取得是否合適的方法。
