三、開關(guān)變壓器伏秒容量的意義
開關(guān)變壓器或儲能電感線圈的極限伏秒容量VTmax參數(shù),,其實(shí)與晶體管的最大集電極電壓BVceo參數(shù)一樣重要。在晶體管放大電路中,當(dāng)晶體管集電極與發(fā)射極兩端的電壓超過最大集電極電壓BVceo,,晶體管就會被擊穿損壞。同樣,在開關(guān)電源中,,當(dāng)施加于開關(guān)變壓器的伏秒容量(電壓幅度與時間長度)超過極限伏秒容量VTmax時,,開關(guān)變壓器也要損壞,并且還會損壞電源開關(guān)管,,及其它電路,。
開關(guān)變壓器伏秒容量的意義相當(dāng)于圖9中矩形的面積,面積的兩條邊分別由開關(guān)變壓器的工作電壓(直流脈沖幅度)V和通電持續(xù)時間T(脈沖寬度)的乘積組成,。其極限伏秒容量相當(dāng)于黃色區(qū)域部分的面積,,綠色區(qū)域部分相當(dāng)于開關(guān)變壓器正常工作時伏秒容量的面積。
不過這里還應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出,,只要伏秒容量的面積沒有超出極限伏秒容量的面積,,V或T任何一條邊分別都可以超出圖9中所示的,V或T邊上的長度,。
結(jié)合圖8和圖9,,我們可以看出,使用開關(guān)變壓器時,,最好讓流過開關(guān)變壓器線圈的最大工作電流約等于圖8中 ,,或者讓開關(guān)脈沖的寬度約等于。
當(dāng)流過開關(guān)變壓器線圈的最大工作電流等于圖8中 時,,開關(guān)變壓器線圈的電感量為最大值 ,;在此種情況下,開關(guān)變壓器的工作效率最高,,因為,,此時開關(guān)變壓器鐵芯損耗與開關(guān)變壓器線圈損耗的乘積最小(磁滯損耗與勵磁電流的大小成正比,,渦流損耗與磁通密度增量的平方成正比,;銅阻的損耗與導(dǎo)線的長度成正比);并且,,開關(guān)變壓器的伏秒容量VTb與極限伏秒容量VTmax還有很大的安全距離,。
目前,一般開關(guān)變壓器還都大量選用鐵氧體磁芯,,這種鐵氧體磁芯的磁飽和磁通密度Bs一般為4500~5000高斯,,因此,由圖8可以看出,,開關(guān)變壓器鐵芯的最佳磁通密度Bb大約為磁飽和磁通密度Bs的一半左右,,即:Bb = 2300~2500高斯。因此,,當(dāng)使用(4)式對開關(guān)變壓器初級線圈進(jìn)行計算的時候,,公式中最大磁通密度Bm的取值,,最好不要超過2500高斯。
由于開關(guān)變壓器鐵芯磁飽和磁通密度Bs參數(shù)的分散性,,用什么方法,,我們才能知道開關(guān)變壓器的鐵芯正好就工作于最佳磁通密度Bb的位置上呢?或者我們拿到一個開關(guān)變壓器,,到底應(yīng)該取多大的脈沖寬度,,以及占空比,或者工作頻率,,才合理呢,?
這個必須通過對開關(guān)變壓器伏秒容量的測量,才能最后作出決定,,同時還可以檢查開關(guān)變壓器鐵芯氣隙長度留得是否合適。
下面我們通過對開關(guān)變壓器伏秒容量進(jìn)行測量的例子,,進(jìn)一步分析伏秒容量的實(shí)用意義,。
四、開關(guān)變壓器伏秒容量測量舉例
上面我們已經(jīng)分析開關(guān)變壓器伏秒容量的意義和測量方法,,下面我們再進(jìn)一步舉例來詳細(xì)分析開關(guān)變壓器伏秒容量的測量方法,,以及通過對開關(guān)變壓器伏秒容量的測量,驗證開關(guān)變壓器工作狀態(tài)的合理性,。
例1:電視機(jī)中使用的行掃描回掃開關(guān)變壓器,,簡稱高壓包,其工作原理也屬于反激式開關(guān)變壓器,,其初級線圈的電感量為6毫亨,,工作電壓一般為120V,正程掃描時間(脈沖寬度)τ 為52μS ,,逆程掃描時間為12μS ,。檢測它的伏秒容量是否設(shè)計得合理,或是否工作與最佳工作狀態(tài),。
為此,,我們可以根據(jù)(8)式,先計算流過高壓包初級線圈的最大電流Im,,然后再求其極限電流Imax的值,,即:測試時選用迭加電流的值。
把已知參數(shù)代入(8)式:
根據(jù)上面分析,,以及圖8和圖9,,正常工作時,流過高壓包初級線圈的最大電流Im不應(yīng)該超過極限電流值Imax的70%,,由此,,可以求得流過高壓包初級線圈的極限電流Imax為1.49 A ,。
上面計算出來的極限電流Imax值,就是用來測試高壓包初級線圈的迭加電流的數(shù)值,。根據(jù)圖7,,把電流源的電流設(shè)置為1.49 A,即:設(shè)置測試高壓包初級線圈的迭加電流為1.49 A,,然后測試高壓包初級線圈的電感,;如果測試結(jié)果Lx的數(shù)值等于或者大于初始電感L0的90%,則說明,,高壓包初級線圈的伏秒容量設(shè)計是合格的,,即:高壓包鐵芯的磁通密度基本工作于最佳狀態(tài)范圍之內(nèi);如果測試結(jié)果Lx小于初始電感L0的90%,,則說明,,高壓包初級線圈的伏秒容量余量太小,不合格,,即:高壓包鐵芯的磁通密度工作于接近飽和區(qū)的范圍之內(nèi),,磁滯損耗以及渦流損耗比較大,并且開關(guān)變壓器容易出現(xiàn)磁飽和,。
對于高壓包除了測試伏秒容量的大小之外,,還應(yīng)該檢測開關(guān)變壓器初級線圈的漏感。正常漏感的數(shù)值一般小于初級線圈電感量的2%,,如果太大,,則說明鐵芯留的氣隙長度過大,或者開關(guān)變壓器初,、次級線圈的繞線方法或結(jié)構(gòu)不合理,。
這里順便說明,采用圖7測試時應(yīng)該注意的地方,。圖7中,,隔離電感LT的數(shù)值要求是測試電感Lx數(shù)值的3倍以上,并且測量高壓包初級線圈的初始電感值L0時,,最好也要接入電路之中,。這里,隔離電感LT可選取20毫亨以上的矽鋼片直流電感,,電感的鐵芯要留有氣隙,;流電源可用一個穩(wěn)壓電源與一個大功率電阻串聯(lián)代替,如圖10,,或用一個穩(wěn)壓電源與一個大功率晶體放大器串聯(lián)來代替,,如圖11。
在圖10中,,E為穩(wěn)壓電源,,R為大功率電阻,,阻值范圍在1~10歐姆比較合適,阻值太大損耗功率會很大,;調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的電壓輸出,,就可以調(diào)節(jié)迭加電流的大小。