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开关变压器的伏秒容量与测量
[发布时间]:2011年1月19日 [来源]:电子变压器专辑 [点击率]:24049
【导读】: 陶显芳摘要: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...

    如果磁场强度进一步增大,由0增加到H2,则磁化曲线将沿着曲线cd和dc进行,对应产生的磁通增量B2=Bm2-Br2。 

    由图3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4是磁感应强度与磁场强度相互变化的函数曲线图。图4中,曲线B是磁感应强度与磁场强度对应变化的曲线;曲线μ为导磁率与磁场强度对应变化的曲线。其中: 

    由图4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0的时候,我们就认为开关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开关变压器铁芯中间留气隙。图5-a)是中间留有气隙开关变压器铁芯的原理图,图5-b)是中间留有气隙的开关变压器铁芯的磁化曲线图,及计算开关变压器铁芯最佳气隙长度的原理图。 

    图5-b)中,虚线是没留有气隙开关变压器铁芯的磁化曲线,实线是留有气隙开关变压器铁芯的磁化曲线;曲线b是留有气隙开关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tgβ;μa是留有气隙开关变压器铁芯的平均导磁率;μc是没留有气隙时开关变压器铁芯的导磁率。 

    由图5可以看出,开关变压器铁芯的气隙长度留得越大,其平均导磁率就越小,而开关变压器铁芯就不容易饱和;但开关变压器铁芯的平均导磁率越小,开关变压器初、次级线圈之间的漏感就越大。因此,开关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变压器伏秒容量的测量,同时检查开关变压器铁芯气隙长度留得是否合。关于开关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。

 

    顺便说明,图4中表示导磁率的μ的曲线也不是一成不变的,它受温度的影响非常大。由于开关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,开关变压器磁芯的电阻率就会变小,并开始导电。 

    因此,当温度升高到一定范围以后,在开关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。这个使开关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,我们可以把开关变压器磁芯有效导磁率下降到最大值的70%时的温度,定义为居里温度点。 

    如图6所示。图6是日本TDK公司高导磁率材料H5C4系列磁芯初始导磁率μ随温度变化的曲线图,其居里温度大约为105℃。

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