開關(guān)電源原理與設(shè)計(連載65)

單激式開關(guān)電源變壓器的磁滯損耗主要出現(xiàn)在脈沖寬度不斷變化的時候，這個結(jié)果從（2-81）式和（2-82）式也可以看得出來。由于（2-81）和（2-82）兩式中減數(shù)與被減數(shù)在變化速率上相差很多個周期；當輸入脈沖寬度不斷變化的時候，就不能說它們之間的變化都是同一趨向，（2-81）式和（2-82）式中減數(shù)項的U2電壓大小以及相位變化都要受到輸入脈沖寬度進行調(diào)制；因此，它們之間的差也是不斷跟隨輸入脈沖寬度的大小而變化的。

下面我們再來分析單激式開關(guān)電源變壓器的渦流損耗。
根據(jù)（2-66）式以及圖2-19、圖2-20和圖2-26的分析結(jié)果可知，渦流損耗是由渦流損耗電流ib產(chǎn)生的。由此，可以求得渦流損耗電流ib 產(chǎn)生的半波平均功率Pb 為：

Pb= UIb = Uib （2-83）

（2-83）式中， 為渦流電流產(chǎn)生的半波平均功率；U為電源電壓幅度； Ib為渦流損耗電流的半波平均值， Ib = ib ，因為ib為一常數(shù)值。

渦流損耗電流ib 用示波器很容易可以測到， ib正好等于圖2-26-b中不跟隨時間變化的部分。
同理，如需要把渦流電流產(chǎn)生的半波平均功率轉(zhuǎn)換成全波平均功率PbT ，只須在（2-83）式的右邊再乘以輸入脈沖的占空比，即：

PbT= DUIb （2-84）

（2-84）式中， PbT為渦流電流產(chǎn)生的全波平均功率；U為電源電壓幅度； Ib為渦流損耗電流的半波平均值， Ib =ib ；D為輸入脈沖的占空比。
由于單激式開關(guān)電源變壓器的輸入電壓的正負半周是不對稱的，因此，把渦流電流產(chǎn)生的半波平均功率和全波平均功率更容易理解。

從（2-83）式和（2-84）式以及（2-66）式可以看出，單激式開關(guān)電源變壓器的渦流損耗功率，與輸入電壓脈沖的寬度成正比，與輸入電壓的平方成正比。

順便指出：（2-84）式的結(jié)果，是認為渦流損耗在t1-t2期間（圖2-26-b）完全等于0而求得的，但實際上，在t1-t2期間變壓器初級線圈產(chǎn)生的反電動勢同樣也會在變壓器鐵芯中感應(yīng)產(chǎn)生渦流損耗電流，即當輸入電壓為0時刻，在變壓器鐵芯中還存在很短暫時間的渦流損耗；由于這種渦流損耗是由反電動勢提供能量來維持的，它將隨著反電動勢能量的衰減很快就衰減到0。

既然，渦流損耗會從反電動勢中攝取一部分能量，那么，反電動勢輸出給負載R1的能量就會要減少同樣一部分；即，渦流損耗的一部分能量被劃分到磁滯損耗那邊去了。因此，渦流損耗與磁滯損耗總是有點糾纏不清，要把它完全分開還是比較難的。

另外，工作于反激式輸出的大功率單激式開關(guān)電源變壓器，其初級線圈的電感相對比較小，因此，其勵磁電流比較大，要精確測試其磁滯損耗和渦流損耗也是比較困難的。因為，如果按實際工作的條件來測試，反電動勢輸出的功率非常大，因此，在負載R1上損耗的功率也將很大；如果用小功率進行測試，離實際工作條件相差太遠，測量出來的結(jié)果就沒有實際意義。

因此，（2-81）、（2-82）、（2-83）、（2-84）式最好只用于對正激式輸出的單激式開關(guān)電源變壓器進行磁滯損耗和渦流損耗功率測試，因為其初級線圈的電感相對比較大，勵磁電流比較小；如果需要對反激式輸出的單激式開關(guān)電源變壓器進行測試，最好只用于對小功率開關(guān)電源進行對比測試。

比如要對一個100瓦以上的反激式開關(guān)電源進行磁滯損耗和渦流損耗測試，我們可以用一個功率只有5瓦或10瓦的小開關(guān)電源來進行對比試驗，然后把試驗結(jié)果或優(yōu)化措施移植到大功率開關(guān)電源之中。當然開關(guān)變壓器的伏秒容量以及工作電壓和頻率應(yīng)該基本一樣，試驗才會有效。