開關電源原理與設計（連載79）

當迭加電流I = 0時，測得開關變壓器線圈的電感量為L0，由于開關變壓器鐵芯初始磁化的時候，導磁率比較小，所以開關變壓器線圈的初始電感量L0也比較?。浑S著迭加電流I的增加，開關變壓器鐵芯的導磁率也會增加，所以開關變壓器線圈的電感量也隨著迭加電流I的增加而增加，當迭加電流I達到某個值（I = Ib）的時候，開關變壓器線圈的電感量達到最大值Lmax，隨后，隨著迭加電流I的增加，開關變壓器線圈的電感量反而減小，并迅速下降，當迭加電流I = Is時，開關變壓器鐵芯的磁感應強度開始出現飽和（B = Bs），開關變壓器線圈的電感量將減小到約等于0。

實際上，圖2-55中，改變迭加電流I的大小，其作用就相當于圖2-49-b)中的鋸齒電流i1 ，即：開關變壓器線圈的電感量是受流過開關變壓器線圈的直流分量調制的。如果我們把流過開關變壓器線圈的最大電流Im與開關變壓器鐵芯的最大磁感應強度Bm對應，那么，我們可以用圖2-55來定義流過開關變壓器線圈的最大電流Im和開關變壓器鐵芯的最大磁感應強度Bm。

由于最大磁感應強度Bm概念經常被使用，為了避免混淆，這里我們另外再定義兩個新概念：一個為極限磁感應強度Bmax，另一個為極限電流Imax。

從圖2-55我們可以看出，當流過開關變壓器初級線圈的電流達到一定值時，初級線圈的電感量就會急速下降，并且，電流再增加，電感量很快就會下降到0，即開關變壓器鐵芯磁化將出現飽和。

因此，我們定義：當流過開關變壓器初級線圈的電流I，使開關變壓器初級線圈的電感L下降到初始電感L0的90%時，此時流開關變壓器線圈的電流I，我們稱之為極限電流Imax，對應開關變壓器鐵芯中的磁感應強度B，我們稱之為極限磁感應強度Bmax。

任何一個帶鐵芯的電感線圈都可以用圖2-54表示的測量方法，來測量電感線圈的初始電感量L0和最大電感量Lmax，以及極限電流Imax。通過測量電感量，以及與其對應的極限電流值Imax，就可以計算出開關變壓器或儲能電感線圈的極限伏秒容量VTmax。在使用開關變壓器的過程中，任何時刻，都不能超出開關變壓器的極限伏秒容量VTmax。

反過來，我們還可以在特定的情況下，比如：在工作電壓最高、負載最重的情況下，先測量開關電源的占空比或輸出電壓的脈沖寬度 ，然后計算出開關變壓器初級線圈電流的最大值Im，最后給最大值Im乘以一個安全系數K（K=1.43），其結果就是流過開關變壓器初級線圈電流的極限值Imax，即用于測量開關變壓器初級線圈電感Lx的迭加電流值。

由此可知，開關變壓器（反激式）在任何情況下，其初級線圈的工作電流都不能超過圖2-55中的Imax，對應的磁感應強度也不能超過圖2-55中的Bmax。

由前面（2-142）式：

上面（2-149）式和（2-150）式是用來計算開關變壓器初級線圈或儲能電感線圈電流的公式，式中Im為流開關變壓器初級線圈或儲能電感線圈電流的最大值，即：開關接通后，持續(xù)時間等于τ時，流過開關變壓器初級線圈或儲能電感線圈電流的瞬時值；E為開關電源的工作電壓，V為加于開關變壓器初級線圈兩端的輸入電壓（直流脈沖電壓），L1為開關變壓器初級線圈電感量。

（2-151）式是用來計算開關變壓器或儲能電感線圈伏秒容量VT的公式，它與（2-150）式相對應，當（2-150）式中的Im為流過開關變壓器初級線圈或儲能電感線圈的額定工作電流時，其對應的伏秒容量VT就是開關變壓器初級線圈或儲能電感線圈的額定伏秒容量VTR。

這里需要說明的是，表示開關變壓器或儲能電感線圈伏秒容量的（2-151）式與前面表示開關變壓器伏秒容量的（2-146）式，兩者是等同的，只是表示方式不一樣。（2-146）式是用開關變壓器鐵芯中的磁通量和開關變壓器初級線圈的匝數來表示開關變壓器的伏秒容量，而（2-151）式則是用開關變壓器初級線圈的電感量與流過開關變壓器初級線圈的電流來表示開關變壓器的伏秒容量。實際上，變壓器鐵芯中的磁通量主要與變壓器初級線圈的匝數和介質的導磁率有關系，以及與流過開關變壓器初級線圈的電流有關系；電感被定義為磁感應系數，正好把前面兩個關系全部包含了，即線圈的匝數和介質的導磁率。

由此可知，（2-151）式和（2-146）式是可以通過變量置換，互相進行轉換的，兩者可根據具體使用情況，任選其中一種表示方式進行計算。但在計算變壓器匝數的時候，最好還是選用（2-146）式，因為，電壓與磁通增量的對應關系是基本固定的，但電感是受環(huán)境影響是經常改變的。

（2-153）式是用來計算開關變壓器或儲能電感線圈的極限伏秒容量VTmax的公式。式中：VTmax為開關變壓器或儲能電感線圈的極限伏秒容量，V為加于開關變壓器初級線圈兩端直流脈沖電壓的幅度（單位：伏），Tmax為加于開關變壓器初級線圈或儲能電感線圈兩端直流脈沖電壓的極限時間（脈沖寬度，單位：秒）。

Imax就是根據圖2-54對開關變壓器初級線圈或儲能電感線圈電感Lx進行測試時的極限迭加電流，即：當迭加電流I增加，使被測量電感Lx等于初始電感量L0的0.9倍時，流過開關變壓器初級線圈或儲能電感線圈的迭加電流值。也可以把Imax看成是流過開關變壓器初級線圈或儲能電感線圈的極限電流值，此電流可以采用圖2-54和圖2-55定義的方法來測量； L0.9為開關變壓器初級線圈或儲能電感線圈初始電感 下降到90%時的值。

這里順便說明， 與Imax，VTm與VTmax在性質上基本相同，只是后者用max來表示它是前者的極限值。