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開關變壓器伏秒容量的意義
——陶顯芳老師談開關變壓器的工作原理與設計

發(fā)布時間:2014-02-12 來源:陶顯芳老師 責任編輯:cicy

【導讀】在實際應用中,開關變壓器或儲能電感線圈的極限伏秒容量VTmax參數(shù),與晶體管的最大集電極耐壓BVceo參數(shù)一樣重要?,F(xiàn)在陶老師就給大家談論開關變壓器伏秒容量的意義。

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陶顯芳老師談開關變壓器的工作原理與設計之一—— 開關變壓器的伏秒容量與測量
http://m.hunt-properties.com/power-art/80022261

陶顯芳老師談開關變壓器的工作原理與設計之二—— 對開關變壓器的伏秒容量進行檢測
http://m.hunt-properties.com/power-art/80022265

在晶體管放大電路中,當晶體管集電極與發(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,在開關電源中,當施加于開關變壓器的伏秒容量(電壓幅度與時間長度)超過極限伏秒容量VTmax時,開關變壓器也要損壞,并且還會損壞電源開關管,及其它電路。

圖9是開關變壓器伏秒容量與磁場強度H、磁感應強度B的對應關系圖。圖中,脈沖幅度V總是與磁感應強度的增量成正比;而脈沖寬度τ總是與磁場強度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于黃色區(qū)域部分的面積,綠色區(qū)域部分相當于開關變壓器正常工作時伏秒容量的面積。

不過,這里還應強調(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,使用開關變壓器時,加于開關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,變壓器鐵芯的導磁率與工作溫度有關,大部分變壓器鐵芯的居里溫度都低于140 ℃,當溫度大于110℃時,鐵芯的導磁率會明顯下降。

如果從效率方面來考慮,最好讓流過開關變壓器線圈的最大勵磁電流約等于圖8中 ,或者讓開關脈沖的寬度約等于 。當流過開關變壓器線圈的最大工作電流等于圖8中 時,開關變壓器線圈的電感量為最大值 ;在此種情況下,開關變壓器的工作效率最高,因為,此時開關變壓器鐵芯損耗與開關變壓器線圈損耗的乘積最小(磁滯損耗與勵磁電流的大小成正比,渦流損耗與磁感應強度增量的平方成正比;銅阻的損耗與導線的長度成正比);并且,開關變壓器的伏秒容量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強度Bs一般為4500~5000高斯,因此,由圖8可以看出,開關變壓器鐵芯的最佳磁感應強度Bb大約為磁飽和磁感應強度Bs的一半左右,即:Bb = 2300~2500高斯。因此,當使用(4)式對開關變壓器初級線圈進行計算的時候,公式中最大磁感應強度Bm的取值,最好不要超過2500高斯。

由于開關變壓器鐵芯磁飽和磁感應強度Bs參數(shù)的分散性,用什么方法,我們才能知道開關變壓器的鐵芯正好就工作于最佳磁感應強度Bb的位置上呢?或者我們拿到一個開關變壓器,到底應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變壓器鐵芯氣隙長度留得是否合適。
 

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