開(kāi)關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)（連載79）

當(dāng)?shù)与娏鱅 = 0時(shí)，測(cè)得開(kāi)關(guān)變壓器線圈的電感量為L(zhǎng)0，由于開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯初始磁化的時(shí)候，導(dǎo)磁率比較小，所以開(kāi)關(guān)變壓器線圈的初始電感量L0也比較??；隨著迭加電流I的增加，開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯的導(dǎo)磁率也會(huì)增加，所以開(kāi)關(guān)變壓器線圈的電感量也隨著迭加電流I的增加而增加，當(dāng)?shù)与娏鱅達(dá)到某個(gè)值（I = Ib）的時(shí)候，開(kāi)關(guān)變壓器線圈的電感量達(dá)到最大值Lmax，隨后，隨著迭加電流I的增加，開(kāi)關(guān)變壓器線圈的電感量反而減小，并迅速下降，當(dāng)?shù)与娏鱅 = Is時(shí)，開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度開(kāi)始出現(xiàn)飽和（B = Bs），開(kāi)關(guān)變壓器線圈的電感量將減小到約等于0。

實(shí)際上，圖2-55中，改變迭加電流I的大小，其作用就相當(dāng)于圖2-49-b)中的鋸齒電流i1 ，即：開(kāi)關(guān)變壓器線圈的電感量是受流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器線圈的直流分量調(diào)制的。如果我們把流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器線圈的最大電流Im與開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm對(duì)應(yīng)，那么，我們可以用圖2-55來(lái)定義流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器線圈的最大電流Im和開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm。

由于最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm概念經(jīng)常被使用，為了避免混淆，這里我們另外再定義兩個(gè)新概念：一個(gè)為極限磁感應(yīng)強(qiáng)度Bmax，另一個(gè)為極限電流Imax。

從圖2-55我們可以看出，當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的電流達(dá)到一定值時(shí)，初級(jí)線圈的電感量就會(huì)急速下降，并且，電流再增加，電感量很快就會(huì)下降到0，即開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯磁化將出現(xiàn)飽和。

因此，我們定義：當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的電流I，使開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的電感L下降到初始電感L0的90%時(shí)，此時(shí)流開(kāi)關(guān)變壓器線圈的電流I，我們稱(chēng)之為極限電流Imax，對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，我們稱(chēng)之為極限磁感應(yīng)強(qiáng)度Bmax。

任何一個(gè)帶鐵芯的電感線圈都可以用圖2-54表示的測(cè)量方法，來(lái)測(cè)量電感線圈的初始電感量L0和最大電感量Lmax，以及極限電流Imax。通過(guò)測(cè)量電感量，以及與其對(duì)應(yīng)的極限電流值Imax，就可以計(jì)算出開(kāi)關(guān)變壓器或儲(chǔ)能電感線圈的極限伏秒容量VTmax。在使用開(kāi)關(guān)變壓器的過(guò)程中，任何時(shí)刻，都不能超出開(kāi)關(guān)變壓器的極限伏秒容量VTmax。

反過(guò)來(lái)，我們還可以在特定的情況下，比如：在工作電壓最高、負(fù)載最重的情況下，先測(cè)量開(kāi)關(guān)電源的占空比或輸出電壓的脈沖寬度 ，然后計(jì)算出開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈電流的最大值Im，最后給最大值Im乘以一個(gè)安全系數(shù)K（K=1.43），其結(jié)果就是流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈電流的極限值Imax，即用于測(cè)量開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈電感Lx的迭加電流值。

由此可知，開(kāi)關(guān)變壓器（反激式）在任何情況下，其初級(jí)線圈的工作電流都不能超過(guò)圖2-55中的Imax，對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度也不能超過(guò)圖2-55中的Bmax。

由前面（2-142）式：

上面（2-149）式和（2-150）式是用來(lái)計(jì)算開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈或儲(chǔ)能電感線圈電流的公式，式中Im為流開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈或儲(chǔ)能電感線圈電流的最大值，即：開(kāi)關(guān)接通后，持續(xù)時(shí)間等于τ時(shí)，流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈或儲(chǔ)能電感線圈電流的瞬時(shí)值；E為開(kāi)關(guān)電源的工作電壓，V為加于開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈兩端的輸入電壓（直流脈沖電壓），L1為開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈電感量。

（2-151）式是用來(lái)計(jì)算開(kāi)關(guān)變壓器或儲(chǔ)能電感線圈伏秒容量VT的公式，它與（2-150）式相對(duì)應(yīng)，當(dāng)（2-150）式中的Im為流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈或儲(chǔ)能電感線圈的額定工作電流時(shí)，其對(duì)應(yīng)的伏秒容量VT就是開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈或儲(chǔ)能電感線圈的額定伏秒容量VTR。

這里需要說(shuō)明的是，表示開(kāi)關(guān)變壓器或儲(chǔ)能電感線圈伏秒容量的（2-151）式與前面表示開(kāi)關(guān)變壓器伏秒容量的（2-146）式，兩者是等同的，只是表示方式不一樣。（2-146）式是用開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯中的磁通量和開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的匝數(shù)來(lái)表示開(kāi)關(guān)變壓器的伏秒容量，而（2-151）式則是用開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的電感量與流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的電流來(lái)表示開(kāi)關(guān)變壓器的伏秒容量。實(shí)際上，變壓器鐵芯中的磁通量主要與變壓器初級(jí)線圈的匝數(shù)和介質(zhì)的導(dǎo)磁率有關(guān)系，以及與流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的電流有關(guān)系；電感被定義為磁感應(yīng)系數(shù)，正好把前面兩個(gè)關(guān)系全部包含了，即線圈的匝數(shù)和介質(zhì)的導(dǎo)磁率。

由此可知，（2-151）式和（2-146）式是可以通過(guò)變量置換，互相進(jìn)行轉(zhuǎn)換的，兩者可根據(jù)具體使用情況，任選其中一種表示方式進(jìn)行計(jì)算。但在計(jì)算變壓器匝數(shù)的時(shí)候，最好還是選用（2-146）式，因?yàn)?，電壓與磁通增量的對(duì)應(yīng)關(guān)系是基本固定的，但電感是受環(huán)境影響是經(jīng)常改變的。

（2-153）式是用來(lái)計(jì)算開(kāi)關(guān)變壓器或儲(chǔ)能電感線圈的極限伏秒容量VTmax的公式。式中：VTmax為開(kāi)關(guān)變壓器或儲(chǔ)能電感線圈的極限伏秒容量，V為加于開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈兩端直流脈沖電壓的幅度（單位：伏），Tmax為加于開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈或儲(chǔ)能電感線圈兩端直流脈沖電壓的極限時(shí)間（脈沖寬度，單位：秒）。

Imax就是根據(jù)圖2-54對(duì)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈或儲(chǔ)能電感線圈電感Lx進(jìn)行測(cè)試時(shí)的極限迭加電流，即：當(dāng)?shù)与娏鱅增加，使被測(cè)量電感Lx等于初始電感量L0的0.9倍時(shí)，流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈或儲(chǔ)能電感線圈的迭加電流值。也可以把Imax看成是流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈或儲(chǔ)能電感線圈的極限電流值，此電流可以采用圖2-54和圖2-55定義的方法來(lái)測(cè)量； L0.9為開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈或儲(chǔ)能電感線圈初始電感 下降到90%時(shí)的值。

這里順便說(shuō)明， 與Imax，VTm與VTmax在性質(zhì)上基本相同，只是后者用max來(lái)表示它是前者的極限值。