开关电源变压器的伏秒容量.pdf

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1、开关变压器的伏秒容量与测量陶显芳2008-1-18摘要：伏秒容量表示：一个开关变压器能够承受多高的输入电压和多长时间的冲击。在开关变压器伏秒容量一定的条件下，输入电压越高，开关变压器能够承受冲击的时间就越短，反之，输入电压越低，开关变压器能够承受冲击的时间就越长；而在一定工作电压的条件下，开关变压器的伏秒容量越大，开关变压器铁芯中的磁通密度就越低，开关变压器的铁芯就不容易饱和。通过对开关变压器伏秒容量的测量，可以知道开关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；同时还可以检查开关变压器铁芯

2、气隙长度取得是否合适。正文：长期以来，人们在设计或使用开关变压器的时候，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，这里将详细介绍什么是开关变压器的伏秒容量，然后再分析怎样对开关变压器的伏秒容量进行测量及应用。1．什么是开关变压器的伏秒容量伏秒容量也是一个物理量，它表示单位电流在开关变压器中存储的能量，或单位电流在

3、开关变压器中所做的功，即：WVT=（1）I（1）式中，VT为伏秒容量，单位为伏•秒；W为功，单位为焦耳，或瓦特•秒；I为电流强度，单位为安倍。这里我们以反激式开关电源的工作原理为例，详细分析开关变压器伏秒容量1的应用。图1是反激式开关电源的工作原理图，目前70%以上的小功率开关电源都是采用反激式开关变压器输出电源。所谓反激式开关变压器输出电源，就是当开关变压器的初级线圈正好被直流脉冲电压激励时，开关变压器的次级线圈没有向负载提供能量输出，仅在开关变压器初级线圈的激励电压消失之后，开关变压器铁芯中存储的磁能量才通过次级线圈转化成反电动势

4、向负载提供功率输出，这种开关电源称为反激式开关电源。i1ee12在图1中，当输入电压E加于开关变压器初级线圈N1的两端时，由于开关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L1。其等效电路如图2-a)所示，图2-b)是开关接通时，电感两端的电压和流过电感L1的电流。从图2可以看出，流过开关变压器的电流只有励磁电流，即：开关变压器铁心中的磁通量全部都是由励磁电流产生的。如果开关变压器初级线圈的电感量是恒定的，或开关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

5、后，流过开关变压器初级线圈的励磁电流就会随时间增加而线性增加，开关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：didφe1=L1=N1=E——K接通期间（2）dtdt式中e1为开关变压器初级线圈产生的电动势，L1为开关变压器初级线圈的电感量，φ为开关变压器铁心中的磁通量，E为开关变压器初级线圈两端的输入2电压。其中磁通量φ还可以表示为：φ=k×S×B（3）上式中，k是一个与单位制相关的系数，S为开关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。ie11e1i1把（2-143）式代入（2-1

6、42）式，并进行积分：BmtE∫kSdB=∫kdt（4）N1Br0由此求得：8Eτ10N1=（5）S(B−B)mr或VT=E×τ=kS(Bm－Br)N1（6）3（5）式就是计算反激式开关变压器初级线圈N1绕组匝数的公式。式中，N1为开关变压器初级线圈N1绕组的最少匝数，S为开关变压器铁心的导磁面积，单位：平方厘米；Bm为开关变压器铁心的最大磁感应强度，单位：高斯；Br为开关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：8秒；E为工作电压，单

7、位为伏。式中的指数（k=10）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）。（6）式中，E×τ就是开关变压器的伏秒容量，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。由于（6）式中，磁感应强度一般都是取使用范围的最大值，因此，（6）式中的伏秒容量VT也应该是表示开关变压器伏秒容量的最大值，或额定值，这是使用伏秒容量时应该注意的地方。这和使用变压器的功率时的情况基本是一样的，即：变压器的功率一般都指

8、额定输出功率。（6）式与（1）式都是变压器伏秒容量的表达式，只是具体表示方式有点不同，在这里（6）式仅表示反激式开关变压器的伏秒容量，而（1）式则表示所有开关变压器的伏秒容量，所以，（1）式的应用范围比（6）式更大一些。