開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)（連載79）

2-1-22-2．開關(guān)變壓器伏秒容量的測(cè)量

開關(guān)變壓器作為開關(guān)電源的一個(gè)重要器件，在電路設(shè)計(jì)以及進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，開關(guān)變壓器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都應(yīng)該進(jìn)行測(cè)量，以保證開關(guān)變壓器工作在安全狀態(tài)，或最佳工作狀態(tài)。

通過對(duì)開關(guān)變壓器伏秒容量的測(cè)量，可以知道開關(guān)變壓器的鐵芯是否正好工作于最佳磁感應(yīng)強(qiáng)度的位置上；以及占空比，或者工作頻率，是否取得合理；同時(shí)還可以檢查開關(guān)變壓器鐵芯氣隙長(zhǎng)度取得是否合適。因此，下面將詳細(xì)介紹什么是開關(guān)變壓器的伏秒容量，然后再分析怎樣對(duì)開關(guān)變壓器的伏秒容量進(jìn)行測(cè)量及應(yīng)用。

開關(guān)電源能否正常工作，其中一個(gè)主要原因是開關(guān)變壓器的技術(shù)參數(shù)要符合開關(guān)管電源的工作環(huán)境或條件。開關(guān)變壓器鐵芯出現(xiàn)磁感應(yīng)強(qiáng)度飽和的主要原因，就是開關(guān)變壓器的伏秒容量VT取得太小，使流過開關(guān)變壓器初級(jí)線圈的勵(lì)磁電流過大。下面我們來討論，怎樣對(duì)開關(guān)變壓器伏秒容量VT進(jìn)行測(cè)試的問題。

我們?cè)跈z查50周工頻小變壓器質(zhì)量好壞的時(shí)候，首先都是要檢查小變壓器在最高輸入電壓之下，流過小變壓器初級(jí)線圈的勵(lì)磁電流，或漏電流。但目前我們檢查開關(guān)變壓器質(zhì)量好壞的時(shí)候，一般都只能檢查開關(guān)變壓器的電感量或漏感大小。我們能不能也象檢查50周工頻小變壓器那樣檢查開關(guān)變壓器的勵(lì)磁電流大小呢？——很難，因?yàn)殚_關(guān)變壓器一般都是工作于單極性磁化狀態(tài)，測(cè)試開關(guān)變壓器的勵(lì)磁電流需要一個(gè)大功率直流脈沖輸出電源，這種大功率直流脈沖輸出電源工作很不安全，操作也不方便。

為此，我們可以采用另一種更簡(jiǎn)便的方法，即：電流迭加法，來對(duì)開關(guān)變壓器伏秒容量的進(jìn)行測(cè)試。電流迭加法就是在開關(guān)變壓器線圈中迭加一直流電流，讓開關(guān)變壓器鐵芯進(jìn)行磁化，然后，對(duì)開關(guān)變壓器的電感量進(jìn)行測(cè)量，從而間接測(cè)量開關(guān)變壓器線圈的最大伏秒容量和極限伏秒容量。

圖2-54 采用電流迭加法測(cè)試開關(guān)變壓器電感量或伏秒容量的工作原理圖

圖2-54中，M是電感測(cè)試儀，LT是隔離電感，I是電流源，Lx為待測(cè)開關(guān)變壓器的初級(jí)電感。LT的電感量必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于被測(cè)開關(guān)變壓器初級(jí)線圈的電感量，但如果電流源I是一個(gè)理想的恒流源，那么隔離電感LT可以省去。下面我們來介紹圖2-54的工作原理。

一般進(jìn)行電感測(cè)量的時(shí)候，都是讓電感線圈通過一個(gè)1KHz或10KHz的交流電，然后通過測(cè)試流過電感線圈的電流來間接測(cè)量電感線圈的阻抗或電感量。由于流過電感線圈的電流很小，并且是一個(gè)交流，用這種方法測(cè)試到的電感量與電感線圈工作時(shí)體現(xiàn)出來的電感量是有區(qū)別的，并且區(qū)別很大，因?yàn)殚_關(guān)變壓器鐵芯的導(dǎo)磁率不是一個(gè)常數(shù)。

如果讓被測(cè)試電感流過一個(gè)可變電流，就可以改變被測(cè)試電感磁化曲線的工作點(diǎn)，由此，就可以測(cè)試磁化曲線上任何一點(diǎn)的導(dǎo)磁率或者電感量，并且可以根據(jù)電感量的變化，找出磁飽和時(shí)的工作點(diǎn)，根據(jù)磁飽和工作點(diǎn)就可以進(jìn)一步測(cè)量或計(jì)算出開關(guān)變壓器的伏秒容量VT或額定伏秒容量VTR及極限伏秒容量VTmax。

額定伏秒容量VTR就是開關(guān)電源工作時(shí)，開關(guān)變壓器所能達(dá)到的伏秒容量，超過此額定伏秒容量VTR，開關(guān)變壓器初級(jí)線圈的勵(lì)磁電流就會(huì)急激增加，當(dāng)勵(lì)磁電流急激增加到某個(gè)值時(shí)，變壓器鐵芯就開始出現(xiàn)飽和，鐵芯的有效導(dǎo)磁率就會(huì)下降到0，此時(shí)我們就認(rèn)為開關(guān)變壓器的伏秒容量已經(jīng)達(dá)到伏秒容量的極限值VTmax 。

圖2-55 開關(guān)變壓器鐵芯留有氣隙的電流-電感和電流-磁感應(yīng)強(qiáng)度函數(shù)曲線圖

下面我們來分析，怎么樣定義迭加電流的大小和對(duì)開關(guān)變壓器伏秒容量VT進(jìn)行測(cè)試。我們先看圖2-55。

圖2-55是開關(guān)變壓器鐵芯留有氣隙的電流-電感和電流-磁感應(yīng)強(qiáng)度函數(shù)曲線圖，在圖2-55中，X軸代表流過開關(guān)變壓器線圈的迭加電流I，Y軸代表開關(guān)變壓器線圈的電感L或開關(guān)變壓器鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；L-I為開關(guān)變壓器線圈電感L對(duì)應(yīng)于迭加電流I的變化曲線，B-I為開關(guān)變壓器鐵芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度B對(duì)應(yīng)于迭加電流I的變化曲線（初始磁化曲線）。