陶顯芳老師談開關(guān)變壓器的工作原理與設(shè)計相關(guān)文章:
陶顯芳老師談開關(guān)變壓器的工作原理與設(shè)計之一—— 開關(guān)變壓器的伏秒容量與測量
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陶顯芳老師談開關(guān)變壓器的工作原理與設(shè)計之二—— 對開關(guān)變壓器的伏秒容量進(jìn)行檢測
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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最大集電極耐壓BVceo時,晶體管就會被擊穿損壞。同樣,在開關(guān)電源中,當(dāng)施加于開關(guān)變壓器的伏秒容量(電壓幅度與時間長度)超過極限伏秒容量VTmax時,開關(guān)變壓器也要損壞,并且還會損壞電源開關(guān)管,及其它電路。
圖9是開關(guān)變壓器伏秒容量與磁場強(qiáng)度H、磁感應(yīng)強(qiáng)度B的對應(yīng)關(guān)系圖。圖中,脈沖幅度V總是與磁感應(yīng)強(qiáng)度的增量成正比;而脈沖寬度τ總是與磁場強(qiáng)度H成正比,也與勵磁電流 成正比。由圖9可以看出,利用伏秒容量的概念來計算變壓器初級線圈的匝數(shù),要比利用電感量的概念來計算變壓器初級線圈的匝數(shù)的方法要合理很多。
圖9
開關(guān)變壓器伏秒容量還可以用圖10中的矩形面積來定義。在圖10中,矩形的面積的兩條邊分別由開關(guān)變壓器的工作電壓(直流脈沖幅度)V和通電持續(xù)時間T(脈沖寬度)的乘積組成。其極限伏秒容量相當(dāng)于黃色區(qū)域部分的面積,綠色區(qū)域部分相當(dāng)于開關(guān)變壓器正常工作時伏秒容量的面積。
不過,這里還應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出,只要伏秒容量的面積沒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9中所示的V或T邊上的長度。
我們從圖8、圖9、圖10可以看出,使用開關(guān)變壓器時,加于開關(guān)電源變壓器初級線圈的電壓和脈沖寬度的乘積,不能超出變壓器的最大伏秒容量,最好要留出30%的余量。因為,變壓器鐵芯的導(dǎo)磁率與工作溫度有關(guān),大部分變壓器鐵芯的居里溫度都低于140 ℃,當(dāng)溫度大于110℃時,鐵芯的導(dǎo)磁率會明顯下降。
如果從效率方面來考慮,最好讓流過開關(guān)變壓器線圈的最大勵磁電流約等于圖8中 ,或者讓開關(guān)脈沖的寬度約等于 。當(dāng)流過開關(guān)變壓器線圈的最大工作電流等于圖8中 時,開關(guān)變壓器線圈的電感量為最大值 ;在此種情況下,開關(guān)變壓器的工作效率最高,因為,此時開關(guān)變壓器鐵芯損耗與開關(guān)變壓器線圈損耗的乘積最?。ù艤p耗與勵磁電流的大小成正比,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)線的長度成正比);并且,開關(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,一般開關(guān)變壓器還都大量選用鐵氧體磁芯,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8可以看出,開關(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)式對開關(guān)變壓器初級線圈進(jìn)行計算的時候,公式中最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm的取值,最好不要超過2500高斯。
由于開關(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?或者我們拿到一個開關(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?
這個必須通過對開關(guān)變壓器伏秒容量的測量,才能最后作出決定,同時還可以檢查開關(guān)變壓器鐵芯氣隙長度留得是否合適。