飽和電感及其在開關(guān)電源中的應(yīng)用

1.2.2 有氣隙可飽和電感與電流的關(guān)系

任意給定一個(gè)導(dǎo)磁體磁路中磁感應(yīng)強(qiáng)度B₁，可由B=f(H)曲線求出導(dǎo)磁體磁路中的磁場強(qiáng)度H₁。氣隙中的H₀值可用式（3）表示。

H₀=B₁ （3）

式中：B₀為空氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度；

a和b為磁路矩形截面積邊長；

l₀為氣隙長度；

μ₀為空氣磁導(dǎo)率。

由磁路定律得I=。改變B值并重復(fù)上述步驟，可求出相應(yīng)的I，得到一組B和I的關(guān)系數(shù)據(jù)。設(shè)這個(gè)B與I對(duì)應(yīng)的函數(shù)為B=f₁(I)。

在不考慮漏感時(shí)，電感的計(jì)算式可用式（4）表示。

L=W=WS （4）

式中：φ為磁路磁通量。

則有氣隙可飽和電感與電流的關(guān)系為

L=WSf₁(I) （5）

2 飽和電感在開關(guān)電源中的應(yīng)用

2.1 尖峰抑制器

開關(guān)電源中尖峰干擾主要來自功率開關(guān)管和二次側(cè)整流二極管的開通和關(guān)斷瞬間。具有容易飽和，儲(chǔ)能能力弱等特點(diǎn)的飽和電感能有效抑制這種尖峰干擾。將飽和電感與整流二極管串聯(lián)，在電流升高的瞬間，它呈現(xiàn)高阻抗，抑制尖峰電流，而飽和后其飽和電感量很小，損耗小。通常將這種飽和電抗器作為尖峰抑制器。

在圖2所示電路中，當(dāng)S₁導(dǎo)通時(shí)，D₁導(dǎo)通，D₂截至，由于可飽和電感L_s的限流作用，D₂中流過的反向恢復(fù)電流的幅值和變化率都會(huì)顯著減小，從而有效地抑制了高頻導(dǎo)通噪聲的產(chǎn)生。當(dāng)S₁關(guān)斷時(shí)，D₁截至，D₂導(dǎo)通，由于L_s存在著導(dǎo)通延時(shí)時(shí)間Δt，這將影響D₂的續(xù)流作用，并會(huì)在D₂的負(fù)極產(chǎn)生負(fù)值尖峰電壓。為此，在電路中增加了輔助二極管D₃和電阻R₁。

圖2 尖峰抑制器的應(yīng)用

2.2 磁放大器

磁放大器是利用可控飽和電感導(dǎo)通延時(shí)的物理特性，控制開關(guān)電源的占空比和輸出功率。該開關(guān)特性受輸出電路反饋信號(hào)的控制，即利用磁芯的開關(guān)功能，通過弱信號(hào)來實(shí)現(xiàn)電壓脈沖脈寬控制以達(dá)到輸出電壓的穩(wěn)定。在可控飽和電感上加上適當(dāng)?shù)牟蓸雍涂刂破骷?，調(diào)節(jié)其導(dǎo)通延時(shí)的時(shí)間，就可以構(gòu)成最常見的磁放大器穩(wěn)壓電路。

磁放大器穩(wěn)壓電路有電壓型控制和電流型控制兩種。圖3所示為電壓型復(fù)位電路，它包括電壓檢測及誤差放大電路，復(fù)位電路和控制輸出二極管D3，它是單閉環(huán)電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

圖3 磁放大器電壓型復(fù)位穩(wěn)壓電路

圖4所示為移相全橋ZVS-PWM開關(guān)電源磁放大器穩(wěn)壓器[2]。全橋開關(guān)電路變壓器二次雙半波整流各接一個(gè)磁放大器SR，其鐵心繞有工作繞組和控制繞組。在正半周，當(dāng)某輸出整流管正偏（另一輸出整流管反偏），變壓器副邊輸出的方波脈沖加在相應(yīng)的工作繞組上，使SR鐵心正向磁化（增磁）；在負(fù)半周，該輸出整流管反偏，和控制繞組串聯(lián)的二極管D₃正偏導(dǎo)通，在直流控制電流I_c的作用下，使該SR的鐵心去磁（復(fù)位）。

圖4 移相全橋ZVS-PWM開關(guān)電源磁放大器穩(wěn)壓器