高频变压器是隔离式开关电源中的一个重要部件，高频变压器的设计也是开关电源的一项关键技术。在实际应用中，经常因为高频变压器设计不合理或制作工艺不佳而损坏开关电源。究其原因，高频变压器磁饱和是造成故障的重要成因。下面介绍利用示波器检测高频变压器磁饱和的简便方法，可供大家参考。

　　1、高频变压器磁饱和特性及其对开关电源的危害
　　（1）高频变压器磁饱和特性。在铁磁性材料被磁化的过程中，磁感应强度B首先随外部磁场强度H的增加而不断增强；但是当H超过一定数值时，磁感应强度B就趋近于某一固定值，达到磁饱和状态。典型的磁化曲线如图1所示，当B≈BP时就进入临界饱和区，当B≈BO时就到达磁饱和区。

图1  铁磁性材料的磁化曲线

　　对开关电源而言，当高频变压器的磁通量（φ=BS）不随外界磁场强度的增大而显著变化时，称之为磁饱和状态。因磁场强度H变化时磁感应强度B变化很小，故磁导率显著降低，磁导率μ=△B/△H。此时一次绕组的电感量LP也明显降低。由图1可见，磁导率就等于磁化曲线的斜率，但由于磁化曲线是非线性，因此μ并不是一个常数。
　　（2）磁饱和对开关电源的危害。在反激式开关电源中，高频变压器在电路中具有储存能量、隔离输出和电压变换这三大功能。一旦发生磁饱和，对开关电源的危害性极大，轻则使元器件过热，重则会损坏元器件。在磁饱和时，一次绕组的电感量LP明显降低，以至于一次绕组的直流电阻和功率开关管MOSFET的功耗迅速增加，导致一次侧电流急剧增大，有可能在限流电路还来不及保护时，MOSFET就已经损坏。一次侧电流的增大，使高频变压器漏感产生的尖峰电压Ul升高。该电压与直流高压高压UI和感应电压UOR相叠加后，加至功率开关管MOSFET的漏极上，可能超过其击穿电压U(BR)DS而击穿损坏。发生磁饱和故障时主要表现在：①高频变压器很烫，TOPSwitch芯片过热；②当负载加重时输出电压迅速跌落，达不到设计输出功率。
　　防止高频变压器磁饱和的方法很多，主要是适当减小一次绕组的电感量LP。此外，尽量选择尺寸较大的磁心并且给磁心留出一定的气隙宽度δ，也能防止磁心进入磁饱和状态。

　　2、利用示波器检测高频变压器磁饱和的方法
　　在业余条件下，检测高频变压器是否磁饱和比较困难。作者在实践过程中总结出一种简便有效的方法，即测量一次绕组的电流斜率是否有突变，若有突变，则证明已经发生磁饱和了。检测磁饱和的方法如图2所示。首先由方波信号发生器产生1~3kHz的方波信号，然后经过带过电流保护的交流功率放大器输出±10~20V、±10A以内的功率信号，再通过一次绕组加到取样电阻R0上，最后利用示波器来观测R0上的电压波形。R0可选0.1Ω、2W的精密线绕电阻。

图2  检测磁饱和的方法

　　对于一个实际电感，当施加固定的直流电压时，其电流i随时间t变化的波形如图3（a）所示。在小电流情况下，可认为i是线性变化的。图3（b）则是给电感施加方波电压UO时所对应的电流波形。当方波输出为正半周时（例如在t2→t3阶段，这对应于功率开关管的导通阶段），电感电流线性地上升到A点；当方波输出为负半周时（例如在t3→t4阶段，这对应于功率开关管的关断阶段），电感电流线性地下降到B点。由于在降低过程和升高过程中电流波形的斜率是相同的，因此最终形成了对称的三角波。

图3  两种波形的对应关系

　　未发生磁饱和时，利用示波器从R0上观察到的电压波形UR0应为三角波电压。若观察到的UR0波形在顶端出现很小的尖峰电压，则证明一次绕组的电流斜率开始发生突变，由此判断高频变压器达到临界磁饱和区。若尖峰电压较高，就意味着电流斜率发生明显的突变，高频变压器已进入磁饱和区。未发生磁饱和时的波形、临界磁饱和波形和波形的比较，如图4所示。