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变压器的伏秒容量.pdf

变压器的伏秒容量

xiaoliang
2011-12-29 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《变压器的伏秒容量pdf》,可适用于高等教育领域

开关电源变压器的伏秒容量与测量陶显芳摘要:伏秒容量表示:一个变压器能够承受多高的输入电压和多长时间的冲击。在变压器伏秒容量一定的条件下输入电压越高变压器能够承受冲击的时间就越短反之输入电压越低变压器能够承受冲击的时间就越长而在一定的工作电压条件下变压器的伏秒容量越大变压器的铁芯中的磁通密度就越低变压器铁芯就不容易饱和。通过对开关电源变压器伏秒容量的测量可以知道开关电源变压器的铁芯是否正好工作于最佳磁通密度的位置上以及占空比或者工作频率是否取得合理同时还可以检查变压器铁芯气隙长度留得是否合适。正文:长期以来人们在设计或使用开关电源变压器的时候一般只关心开关变压器的输入、输出电压、电流的大小以及电感量等参数而很少关心开关变压器的伏秒容量。其实开关变压器的伏秒容量也是一个非常重要的参数不过目前很多人并不十分清楚伏秒容量到底是个什么东西或者怎样对伏秒容量进行测试以及怎样使用伏秒容量这个参数。因此这里简单介绍一下什么是开关电源变压器的伏秒容量然后再分析怎样对开关电源变压器的伏秒容量进行测量并定义其测量方法。一、什么是变压器的伏秒容量图是反激式变压器开关电源的工作原理图目前以上的开关电源都是采用反激式变压器开关电源。所谓反激式变压器开关电源就是指当变压器的初级线圈正好被直流电压激励时变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出而仅在变压器初级线圈的激励电压被关断后才向负载提供功率输出这种变压器开关电源称为反激式开关电源。在图中当输入电压E加于开关电源变压器初级线圈N的两端时由于变压器次级线圈产生的电动势与流过二极管的电流方向正好相反相当于所有次级线圈均开路此时开关变压器相当于一个电感L。其等效电路如图a)所示图b)是开关接通时电感两端的电压和流过电感L的电流。图KTNERCUoIucDNLLieeoeiei从图可以看出流过变压器的电流只有励磁电流变压器铁心中的磁通量全部都是由励磁电流产生的。如果开关电源变压器初级线圈的电感量是恒定的或变压器铁芯的导磁率永远保持不变那么当控制开关接通以后流过变压器初级线圈的励磁电流就会随时间增加而线性增加变压器铁心中的磁通量也随时间增加而线性增加。根据电磁感应定理:e=Ldtdi=Ndtdf=EK接通期间()式中e为变压器初级线圈产生的电动势L为变压器初级线圈的电感量f为变压器铁心中的磁通量E为变压器初级线圈两端的输入电压。其中磁通量f还可以表示为:f=k×S×B()上式中k是一个与单位制相关的系数S为变压器铁心的导磁面积B为磁感应强度也称磁通密度即:单位面积的磁通量。把()式代入()式并进行积分:BSdBmBròk=dtNtòEk()由此求得:)(ErmBBSN=t()或VT=E×τ=kS(Bm-Br)N()()式就是计算反激式开关电源变压器初级线圈N绕组匝数的公式。式中N为变压器初级线圈N绕组的最少匝数S为变压器铁心的导磁面积单位:平方厘米Bm为变压器铁心的最大磁感应强度单位:高斯Br为变压器铁心的剩余磁感应强度单位:高斯)Br一般简称剩磁τ=Ton为控制开关的接通时间简称脉冲宽度或电源开关管导通时间的宽度单位:秒E为工作电压单位为伏。式中的指数(k)是统一单位用的选用不同单位制指数的值也不一样这里选用CGS单位制即:长度为厘米(cm)磁感应强度为高斯(Gs)磁通单位为麦克斯韦(Mx)。()式中E×t就是变压器的伏秒容量即:伏秒容量等于输入脉冲电压幅度与脉冲宽度的乘积这里我们把伏秒容量用VT来表示。伏秒容量VT表示:一个变压器能够承受多高的输入电压和多长时间的冲击。在变压器伏秒容量一定的条件下输入电压越高变压器能够承受冲击的时间就越短反之输入电压越低变压器能够承受冲击的时间就越长而在一定的工作电压条件下变压器的伏秒容量越大变压器的铁芯中的磁通密度就越低变压器铁芯就不容易饱和。当变压器的铁芯面积固定以后变压器的伏秒容量主要就是由磁通增量⊿B(⊿B=Bm-Br)的大小以及变压器初级线圈的匝数N来决定。另外我们知道磁感应强度是由磁场强度来决定的即磁通增量⊿B也是由磁场强度来决定的。如图所示。rBHBHs图BrHHmmBBBsabcdBB图中虚线B为变压器铁芯的初始磁化曲线所谓的初始磁化曲线就是变压器铁芯还没有带磁第一次使用时的磁化曲线一旦变压器铁芯带上磁后初始磁化曲线就不再存在了。因此在开关变压器中变压器铁芯的磁化一般都不是按初始磁化曲线来进行工作的而是随着磁场强度增加和减少磁感应强度将沿着磁化曲线ab和ba或磁化曲线cd和dc来回变化。当磁场强度增加时磁场强度对变压器铁芯进行充磁当磁场强度减少时磁场强度对变压器铁芯进行退磁。磁场强度由增加到H对应的磁感应强度由Br沿着磁化曲线ab增加到Bm而当磁场强度由H下降到时对应的磁感应强度将由Bm沿着磁化曲线ba下降到Br。如果不考虑磁通的方向磁通的变化量就是⊿B即磁通增量⊿B=Bm-Br。如果磁场强度进一步增大由增加到H则磁化曲线将沿着曲线cd和dc进行对应产生的磁通增量⊿B=Bm-Br。由图中可以看出对应不同的磁场强度即不同的励磁电流磁通变化量也是不一样的并且磁通变化量与磁场强度不是线性关系。图是磁感应强度与磁场强度相互变化的函数曲线图。图中曲线B是磁感应强度与磁场强度对应变化的曲线曲线m为导磁率与磁场强度对应变化的曲线。其中:HBm=()由图中可以看出导磁率最大的地方并不是磁感应强度或磁场强度最小或最大的地方而是位于磁感应强度或磁场强度的某个中间值的地方。当导磁率达到最大值之后导磁率将随着磁感应强度或磁场强度增大而迅速下降当导磁率下降到将要接近的时候我们就认为变压器铁芯已经开始饱和。如图中Bs和Hs。由于导磁率的变化范围太大且容易饱和因此一般开关电源使用的开关变压器都要在变压器铁芯中间留气隙。图a)是中间留有气隙变压器铁芯的原理图图b)是中间留有气隙的变压器铁芯的磁化曲线图及计算变压器铁芯最佳气隙长度的原理图。图b)中虚线是没留有气隙变压器铁芯的磁化曲线实线是留有气隙变压器铁芯的磁化曲线曲线b是留有气隙变压器铁芯的等效磁化曲线其等效导磁率即曲线的斜率为btgam是留有气隙变压器铁芯的平均导磁率cm是没留有气隙时变压器铁芯的导磁率。由图可以看出变压器铁芯的气隙长度留得越大其平均导磁率就越小而变压器铁芯就不容易饱和但变压器铁芯的平均导磁率越小变压器初、次级线圈之间的漏感就越大。因此变压器铁芯气隙长度的设计是一个比较复杂的计算过程并且还要根据开关电源的输出功率以及电压变化范围(占空比变化范围)综合考虑。不过我们可以通过对开关电源变压器伏秒容量的测量同时检查变压器铁芯气隙长度留得是否合适。关于变压器铁芯气隙长度的设计准备留待以后有机会再进行详细分析。mmmm顺便说明图中表示导磁率的m的曲线也不是一成不变的它受温度的影响非常大。由于变压器磁芯也是一种半导体材料(金属氧化物)很多半导体器件就是用金属氧化物来制造的如热敏电阻、场效应管等。半导体材料的特性就是受温度的影响很灵敏当温度上升到一定范围以后变压器磁芯的电阻率就会变小并开始导电。mBrBrBcHcHBDBDlclacclltgma=batgmb³因此当温度升高到一定范围以后在变压器磁芯内部就会产生很大的涡流损耗并使铁芯有效导磁率急速下降。这个使变压器磁芯有效导磁率急速下降的温度点我们把它称为居里温度点。在实际应用中我们可以把变压器磁芯有效导磁率下降到最大值的时的温度定义为居里温度点。如图所示。图是日本TDK公司高导磁率材料HC系列磁芯初始导磁率im随温度变化的曲线图其居里温度大约为℃。图TimC由图可以看出变压器磁芯的使用环境温度对变压器的性能影响是非常大的。但我们在使用开关电源变压器的时候就很少有人去考虑或检测变压器磁芯的居里温度。目前一般开关电源变压器还都大量选用铁氧体磁芯这种铁氧体磁芯的居里温度一般都在℃左右因此我们对开关电源变压器进行设计时工作温度最好不要超过℃。二、对开关变压器的伏秒容量进行检测变压器磁芯出现磁通密度饱和的主要原因就是变压器的伏秒容量VT取得太小使流过变压器初级线圈的励磁电流过大。下面我们来讨论怎样对变压器伏秒容量VT进行测试的问题。我们以前在检查周工频小变压器质量好坏的时候首先都是要检查遥控变压器在最高输入电压之下流过变压器初级线圈的励磁电流或漏电流。但目前我们检查开关变压器质量好坏的时候一般都只能检查开关变压器的电感量或漏感大小。能不能也象检查遥控变压器那样检查开关变压器的励磁电流呢?很难。因为开关变压器一般都是工作于单极性磁化状态测试开关变压器的励磁电流需要一个大功率直流脉冲输出电源这种大功率直流脉冲输出电源工作很不安全操作也不方便。为此我们可以采用另一种更简便的方法即:电流迭加法来对开关变压器进行伏秒容量进行测试。电流迭加法就是在变压器线圈中迭加一直流电流让变压器铁芯进行磁化然后对开关变压器的电感量进行测量从而间接测量开关变压器线圈的最大伏秒容量和极限伏秒容量。图是采用电流迭加法测试开关变压器电感量或伏秒容量的工作原理图。图中M是电感测试仪LT是隔离电感I是电流源Lx为待测开关变压器的初级电感。LT的电感量必须远远大于被测开关变压器初级线圈的电感量但如果电流源I是一个理想的恒流源那么隔离电感LT可以省去。下面我们来介绍图的工作原理。一般进行电感测量的时候都是让电感线圈通过一个KHz或KHz的交流电然后通过测试流过电感线圈的电流来间接测量电感线圈的阻抗或电感量。由于流过电感线圈的电流很小并且是一个交流用这种方法测试到的电感量与电感线圈工作时体现出来的电感量是有区别的并且区别很大因为变压器铁芯的导磁率不是一个常数。如果让被测试电感流过一个可变电流就可以改变被测试电感磁化曲线的工作点由此就可以测试磁化曲线上任何一点的导磁率或者电感量并且可以根据电感量的变化找出磁饱和时的工作点根据磁饱和工作点就可以进一步测量或计算出开关变压器的伏秒容量VT或最大伏秒容量VTm及极限伏秒容量VTmax。下面我们来分析怎么样定义迭加电流的大小和对开关变压器伏秒容量VT的测试。我们先看图。图是变压器铁芯留有气隙的电流电感或电流磁通密度函数曲线图在图中X轴代表流过变压器线圈的迭加电流IY轴代表变压器线圈的电感L或变压器铁芯中的磁通密度BLI为变压器线圈电感L对应于迭加电流I的变化曲线BI为变压器铁芯的磁通密度B对应于迭加电流I的变化曲线(初始磁化曲线)。当迭加电流I=时测得变压器线圈的电感量为L由于变压器铁芯初始磁化的时候导磁率比较小所以变压器线圈的初始电感量L也比较小随着迭加电流I的增加变压器铁芯的导磁率也会增加所以变压器线圈的电感量也随着迭加电流I的增加而增加当迭加电流I达到某个值(I=Ib)的时候变压器线圈的电感量达到最大值Lmax随后随着迭加电流I的增加变压器线圈的电感量反而减小并迅速下降当迭加电流I=Is时变压器铁芯的磁通密度开始出现饱和(B=Bs)变压器线圈的电感量将减小到差不多等于。实际上图中改变迭加电流I的大小其作用就相当于图b)中的锯齿电流i即:变压器线圈的电感量是受流过变压器线圈的直流分量调制的。如果我们把流过变压器线圈的最大电流Im与变压器铁芯的最大磁通密度Bm对应那么我们可以用图来定义流过变压器线圈的最大电流Im和变压器铁芯的最大磁通密度Bm。L由于最大磁通密度Bm概念经常被使用为了避免混淆这里我们另外再定义两个新概念:一个为极限磁通密度Bmax另一个为极限电流Imax。我们定义:当流过变压器初级线圈的电流I使变压器初级线圈的电感L下降到初始电感L的时此时流变压器线圈的电流我们称之为极限电流Imax对应变压器铁芯中的磁通密度B我们称之为极限磁通密度Bmax。任何一个带铁芯的电感线圈都可以用图表示的测量方法来测量电感线圈的初始电感量L和最大电感量Lmax以及极限电流Imax。通过测量电感量以及与其对应的极限电流值Imax就可以计算出开关电源变压器或储能电感线圈的极限伏秒容量VTmax。在开关变压器的使用过程中任何时刻都不能超出开关变压器的极限伏秒容量VTmax。反过来我们还可以在特定的情况下比如:在工作电压最高、负载最重的情况下先测量开关电源的占空比或输出电压的脉冲宽度t然后计算出变压器初级线圈电流的最大值Im最后给最大值Im乘以一个安全系数K(K=)其结果就是流过开关变压器初级线圈电流的极限值Imax即用于测量开关变压器初级线圈电感Lx的迭加电流值。由此可知开关电源变压器(反激式)在任何情况下其初级线圈的工作电流都不能超过图中的Imax对应的磁通密度也不能超过图中的Bmax。由前面()式:e=Ldtdi=Ndtdf=EK接通期间()可以求得:òò==ttdtLEdtLeiK接通期间()即:VLTLEIm==t()或VLITm´=()以及maxmaxVLTLEIm==t()或maxmaxVLIT´=()上面()式是用来计算开关电源变压器初级线圈或储能电感线圈电流的公式式中mI为流开关电源变压器初级线圈或储能电感线圈电流的最大值即:开关接通后持续时间等于t时流过变压器初级线圈或储能电感线圈电流的瞬时值E为开关电源的工作电压V为加于变压器初级线圈两端的输入电压(直流脉冲电压)L为变压器初级线圈电感量。()式是用来计算开关电源变压器或储能电感线圈伏秒容量VT的公式。与()式和()式对应。()式是用来计算开关电源变压器或储能电感线圈的极限伏秒容量VTmax的公式。式中:VTmax变压器或电感线圈或储能电感线圈的极限伏秒容量V为加于开关电源变压器初级线圈两端直流脉冲的幅度(单位:伏)Tmax为加于开关电源变压器初级线圈或储能电感线圈两端直流脉冲的极限时间(宽度单位:秒)Imax就是根据图对开关电源变压器初级线圈或储能电感线圈电感Lx进行测试时的极限迭加电流即:当迭加电流I增加使开关电源变压器初级线圈或储能电感线圈的测量电感Lx等于初始电感量L的倍时流过开关电源变压器初级线圈或储能电感线圈的迭加电流值。也可以把Imax看成是流过开关电源变压器初级线圈或储能电感线圈的极限电流值此电流可以采用图和图定义的方法来测量L为变压器初级线圈或储能电感线圈初始电感L下降到时的值。这里顺便说明mI与ImaxVTm与VTmax在性质上基本相同只是后者用max来表示它是前者的极限值。三、开关变压器伏秒容量的意义开关电源变压器或储能电感线圈的极限伏秒容量VTmax参数其实与晶体管的最大集电极电压BVceo参数一样重要。在晶体管放大电路中当晶体管集电极与发射极两端的电压超过最大集电极电压BVceo晶体管就会被击穿损坏。同样在开关电源中当施加于开关电源变压器的伏秒容量(电压幅度与时间长度)超过极限伏秒容量VTmax时开关电源变压器也要损坏并且还会损坏电源开关管及其它电路。开关变压器伏秒容量的意义相当于图中矩形的面积面积的两条边分别由开关变压器的工作电压(直流脉冲幅度)V和通电持续时间T(脉冲宽度)的乘积组成。其极限伏秒容量相当于黄色区域部分的面积绿色区域部分相当于开关变压器正常工作时伏秒容量的面积。不过这里还应强调指出只要伏秒容量的面积没有超出极限伏秒容量的面积V或T任何一条边分别都可以超出图中所示的V或T边上的长度。结合图和图我们可以看出使用开关变压器时最好让流过开关变压器线圈的最大工作电流约等于图中bI或者让开关脉冲的宽度约等于bt。TV图工作区安全区安全区maxtbtmaxVbV危险区危险区当流过开关变压器线圈的最大工作电流等于图中bI时变压器线圈的电感量为最大值maxL在此种情况下变压器的工作效率最高因为此时变压器铁芯损耗与变压器线圈损耗的乘积最小(磁滞损耗与励磁电流的大小成正比涡流损耗与磁通密度增量的平方成正比铜阻的损耗与导线的长度成正比)并且变压器的伏秒容量VTb与极限伏秒容量VTmax还有很大的安全距离。目前一般开关电源变压器还都大量选用铁氧体磁芯这种铁氧体磁芯的磁饱和磁通密度Bs一般为~高斯因此由图可以看出开关电源变压器铁芯的最佳磁通密度Bb大约为磁饱和磁通密度Bs的一半左右即:Bb=~高斯。因此当使用()式对变压器初级线圈进行计算的时候公式中最大磁通密度Bm的取值最好不要超过高斯。由于开关电源变压器铁芯磁饱和磁通密度Bs参数的分散性用什么方法我们才能知道开关电源变压器的铁芯正好就工作于最佳磁通密度Bb的位置上呢?或者我们拿到一个开关电源变压器到底应该取多大的脉冲宽度以及占空比或者工作频率才合理呢?这个必须通过对开关电源变压器伏秒容量的测量才能最后作出决定同时还可以检查变压器铁芯气隙长度留得是否合适。下面我们通过对开关电源变压器伏秒容量进行测量的例子进一步分析伏秒容量的实用意义。四、开关变压器伏秒容量测量举例上面我们已经分析开关变压器伏秒容量的意义和测量方法下面我们再进一步举例来详细分析开关变压器伏秒容量的测量方法以及通过对开关变压器伏秒容量的测量验证开关变压器工作状态的合理性。例:电视机中使用的行扫描回扫变压器简称高压包其工作原理也属于反激式开关电源变压器其初级线圈的电感量为毫亨工作电压一般为V正程扫描时间(脉冲宽度)t为uS逆程扫描时间为uS。检测它的伏秒容量是否设计得合理或是否工作与最佳工作状态。为此我们可以根据()式先计算流过高压包初级线圈的最大电流Im然后再求其极限电流Imax的值即:测试时选用迭加电流的值。把已知参数代入()式:VLTLEIm==t()即:AV=´´==tLEIm()根据上面分析以及图和图正常工作时流过高压包初级线圈的最大电流Im不应该超过极限电流值Imax的由此可以求得流过高压包初级线圈的极限电流Imax为A。上面计算出来的极限电流Imax值就是用来测试高压包初级线圈的迭加电流的数值。根据图把电流源的电流设置为A即:设置测试高压包初级线圈的迭加电流为A然后测试高压包初级线圈的电感如果测试结果Lx的数值等于或者大于初始电感L的则说明高压包初级线圈的伏秒容量设计是合格的即:高压包铁芯的磁通密度基本工作于最佳状态范围之内如果测试结果Lx小于初始电感L的则说明高压包初级线圈的伏秒容量余量太小不合格即:高压包铁芯的磁通密度工作于接近饱和区的范围之内磁滞损耗以及涡流损耗比较大并且变压器容易出现磁饱和。对于高压包除了测试伏秒容量的大小之外还应该检测变压器初级线圈的漏感。正常漏感的数值一般小于初级线圈电感量的如果太大则说明铁芯留的气隙长度过大或者变压器初、次级线圈的绕线方法或结构不合理。这里顺便说明采用图测试时应该注意的地方。图中隔离电感LT的数值要求是测试电感Lx数值的倍以上并且测量高压包初级线圈的初始电感值L时最好也要接入电路之中。这里隔离电感LT可选取毫亨以上的矽钢片直流电感电感的铁芯要留有气隙流电源可用一个稳压电源与一个大功率电阻串联代替如图或用一个稳压电源与一个大功率晶体放大器串联来代替如图。图LXMERLT在图中E为稳压电源R为大功率电阻阻值范围在~欧姆比较合适阻值太大损耗功率会很大调节稳压电源的电压输出就可以调节迭加电流的大小。在图中E为稳压电源Rx为可调电阻Q为晶体管大功率放大器(必须带散热片)调节稳压电源的电压输出或改变可变电阻的阻值就可以改变迭加电流的大小但晶体管大功率放大器集电极与发射极之间的电压降不要大于V否则晶体管大功率放大器的损耗将很大。一般稳压电源都有电流输出指示所以在测试电路中不需要另外安装电流表。这里特别指出在测试高压包初级线圈的初始电感L的时候高压包的铁芯必须要退磁否则测试结果将不准确。一般带有磁性的开关变压器初级线圈的电感量要略大于没带磁性开关变压器初级线圈的电感量。高压包退磁的方法请参考图和图以及说明。另外迭加电流Imax的值一般是正常工作时流过高压包初级线圈电流(平均值或有效值)的好几倍。例如:上例测试的高压包正常工作时其平均电流Ip大约才有A但迭加电流Imax的值为A由此求得迭加电流Imax的值是正常工作时平均电流的倍。一般高压包初级线圈漆包线的电流密度都小于Amm从而可求得流过高压包初级线圈漆包线迭加电流的最大电流密度为Amm。因此通过对高压包初级线圈伏秒容量的检查同时也是对高压包初级线圈的线径进行检查。一般漆包线在度温升的情况下其最大电流密度大约在Amm左右(直流)因此通过测量高压包线圈的温升就可以知道高压包线圈的设计是否合理。这里顺便介绍一下电流平均值Ip的求法以及其与最大电流Im和极限电流Imax的关系。图是电流平均值Ip与最大电流Im和极限电流Imax之间的关系图。I图ttmaxImIPIPItxtt图中Ip为流过高压包初级线圈的平均电流tpI为正程扫描期间流过高压包初级线圈的平均电流mI为正程扫描期间流过高压包初级线圈的最大电流maxI为正程扫描期间流过高压包初级线圈的极限电流t为正程扫描时间(uS)t为逆程扫描时间(uS)xt为极限正程扫描时间。例:电视机开关电源一般都是脉冲调宽式反激式开关电源它有两种工作方式:一种是脉冲调宽兼调频工作方式另一种工作方式是工作频率不变只对脉冲宽度进行调制。前一种工作方式多在自激式开关电源中使用后一种工作方式多在由集成电路构成的他激式开关电源中使用。设一个W电视机开关电源使用的开关电源变压器其初级线圈的电感量为毫亨其最高工作电压为V最低工作电压为V。由于开关管的耐压一般最高只有V并且还要预留最少的余量因此在最高工作电压和负载最重的状态下开关电源的占空比最大只能取即:D=当开关电源的负载为最重的时候占空比也处于最大值。设开关电源的工作频率为kHz当占空比为最大值时电源开关管导通时的脉冲宽度t=uS。根据上面已知参数我们可以利用()式来计算流过开关电源变压器初级线圈的最大电流Im然后再求其极限电流Imax的值即:测试开关电源变压器初级线圈电感时选用的迭加电流值。把已知参数代入()式:VLTLEIm==t()即:AV=´´==tLEIm()根据前面分析以及图和图正常工作时流过高压包初级线圈的最大电流Im不应该超过极限电流值Imax的由此可以求得流过高压包初级线圈的极限电流Imax为A。上面计算出来的极限电流Imax值就是用来测试开关电源变压器初级线圈的迭加电流的数值。根据图把电流源的电流设置为A即:测试开关电源变压器初级线圈的迭加电流为A然后测试开关电源变压器初级线圈的电感如果测试结果Lx等于或者大于初始电感L的则说明开关电源变压器初级线圈的伏秒容量设计是合格的如果测试结果Lx小于初始电感L的则说明开关电源变压器初级线圈的伏秒容量余量非常小不合格。顺便说明开关电源变压器的伏秒容量不但与工作电压有关而且还与开关电源的占空比有关即:与脉冲宽度有关。假设其它参数不变而把工作电压由V降为V时开关电源的最大占空比可取值为即:D=。当开关电源的工作频率为kHz时电源开关管导通时的脉冲宽度t=uS由此可以求得流过开关电源变压器初级线圈的最大电流Im为:AV=´´==tLEIm()比较()和()式可以看出虽然开关电源变压器的工作电压不同但两式最大工作电流Im以及极限电流Imax基本上是一样的。值得注意的是虽然他们的最大电流值基本相同但它们的平均电流值却不一样。前者的平均电流为A后者的平均电流为A。因此在选取变压器初级线圈漆包线粗细的时候一定要按平均电流的大小来选取。由此可知一个双电压开关电源(VV)其工作效率要比单电压开关电源低因为双电压开关电源铜阻损耗要比单电压开关电源大很多。同理除了测试变压器初级线圈伏秒容量的大小之外还应该检测变压器初级线圈的漏感大小。正常漏感的数值一般小于初级线圈电感量的如果太大则说明铁芯留的气隙长度过大或者变压器初、次级线圈的绕线方法或结构不合理。如果我们通过测试已经知道开关变压器初级线圈的极限电流Imax数值我们又怎么来确定开关变压器的工作电压和脉冲宽度t呢?开关变压器的工作电压和脉冲宽度t的关系同样可以根据()式求得。在选定工作电压的情况下可把Im=Imax代入()式即可求得最大脉冲宽度tm。然后再根据脉冲宽度t进一步求占空比D和工作频率。下面()式和()式是计算脉冲宽度t和占空比D以及工作频率的关系式:FTD´==tt()EEUDDCmaxmm=()()式中D为开关电源工作时的占空比Dm为开关电源工作时的最大占空比t为脉冲宽度T为开关电源的工作周期F为工作频率E为开关电源的工作电压CmaxU为电源开关管集电极(或漏极)的最大工作电压。一般CmaxU最多只能取电源开关管最大耐压值ceoBV的即选用电源开关管时其耐压要留有的余量。对于开关电源变压器伏秒容量的测试必须结合具体电路进行。首先用示波器测量在最高输入电压和负载最重的状态之下电源开关管导通时的脉冲宽度t(或占空比D)然后测试电源开关管集电极的最大工作电压CmaxU并且要求CmaxU小于电源开关管最大耐压值ceoBV的随后才根据()式计算流过开关变压器初级线圈的最大电流Im和极限电流值Imax最后采用图、图、图的方法来对开关变压器的极限伏秒容量VTmax进行测量和计算。顺便指出决定开关电源占空比D大小的主要因数是开关电源的输入电压与输出电压比Ui:Uo即:开关电源变压器初、次级线圈的匝数比n。检查CmaxU的大小实际上也是检查开关电源变压器初、次级线圈的匝数比n是否设计得合理。此方法的好处是不但可以对开关变压器的关键技术参数进行测试和监控同时也可以检查设计师设计电路的参数是否合理。这里还需特别指出在测试开关变压器初级线圈的初始电感L的时候开关变压器的铁芯必须要退磁否则测试结果将不准确。一般带有磁性的开关变压器初级线圈的电感量要略大于没带磁性开关变压器初级线圈的电感量。开关变压器退磁的方法请参考图和图以及说明。六、开关变压器的消磁方法任何铁磁材料被磁化后都会带磁开关电源变压器铁芯也不例外只不过由于开关电源变压器铁芯选用的是软磁材料其剩磁的磁场强度相对于磁性材料来说比较低罢了。开关电源变压器退磁的最好方法是让变压器初级线圈在非常短的时间内通过一个幅度为~倍Imax(极限电流)的阻尼振荡电流。因此可用一个~欧姆的消磁热敏电阻(可用两个消磁热敏电阻串联)与高压包初级线圈串联然后接到~VHz交流电源上大约需要多秒钟待消磁热敏电阻完全加热后即可达到退磁的目的如图所示。在图中RT为热敏电阻Lx为开关电源变压器的初级线圈。对于小功率开关电源变压器由于容许流过变压器初级线圈的电流比较小因此在消磁电路中需要采取限流措施。具体方法是先用一个零点几法拉的电容与小功率开关电源变压器的初级线圈串联然后再与一个几微法的电容并联最后再与一个~欧姆的消磁热敏电阻(可用两个消磁热敏电阻串联)串联。退磁时把电路接到~VHz交流电源上大约需要多秒钟待消磁热敏电阻完全加热后即可达到退磁的目的如图所示。图中RT为热敏电阻Lx为小功率开关电源变压器初级线圈C为分流电容C为限流电容。电容C和C的大小需根据小功率开关电源变压器初级线圈励磁电流的大小来决定。一般消磁电流需要达到极限电流Imax的~倍。陶显芳

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