在圖11中,E為穩(wěn)壓電源,,Rx為可調(diào)電阻,Q為晶體管大功率放大器(必須帶散熱片),;調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的電壓輸出,,或改變可變電阻的阻值,就可以改變迭加電流的大小,,但晶體管大功率放大器集電極與發(fā)射極之間的電壓降不要大于10V,,否則,晶體管大功率放大器的損耗將很大,。一般穩(wěn)壓電源都有電流輸出指示,,所以在測(cè)試電路中不需要另外安裝電流表。
這里特別指出,,在測(cè)試高壓包初級(jí)線圈的初始電感L0的時(shí)候,,高壓包的鐵芯必須要退磁,,否則,測(cè)試結(jié)果將不準(zhǔn)確,。一般帶有磁性的開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的電感量,,要略大于沒(méi)帶磁性開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的電感量。高壓包退磁的方法請(qǐng)參考圖13和圖14,,以及說(shuō)明,。
另外,迭加電流Imax的值一般是正常工作時(shí)流過(guò)高壓包初級(jí)線圈電流(平均值或有效值)的好幾倍,。例如:上例測(cè)試的高壓包,,正常工作時(shí),其平均電流Ip大約才有0.42 A,,但迭加電流Imax的值為1.49 A ,;由此求得,迭加電流Imax的值是正常工作時(shí)平均電流的3.5倍,。一般高壓包初級(jí)線圈漆包線的電流密度都小于3A/mm2 ,,從而可求得,流過(guò)高壓包初級(jí)線圈漆包線迭加電流的最大電流密度為10.5 A/mm2 ,。
因此,,通過(guò)對(duì)高壓包初級(jí)線圈伏秒容量的檢查,同時(shí)也是對(duì)高壓包初級(jí)線圈的線徑進(jìn)行檢查,。一般漆包線在40度溫升的情況下,,其最大電流密度大約在13A/mm2左右(直流),因此,,通過(guò)測(cè)量高壓包線圈的溫升就可以知道高壓包線圈的設(shè)計(jì)是否合理,。
這里順便介紹一下電流平均值Ip的求法,以及其與最大電流Im和極限電流Imax的關(guān)系,。圖12是電流平均值Ip與最大電流Im和極限電流Imax之間的關(guān)系圖,。
圖12中,Ip為流過(guò)高壓包初級(jí)線圈的平均電流,,Ipτ1 為正程掃描期間,,流過(guò)高壓包初級(jí)線圈的平均電流; I m為正程掃描期間,,流過(guò)高壓包初級(jí)線圈的最大電流,; I max為正程掃描期間,流過(guò)高壓包初級(jí)線圈的極限電流,; τ1為正程掃描時(shí)間(52μΛS ),, τ2為逆程掃描時(shí)間(12 μS), 為極限正程掃描時(shí)間。
例2:電視機(jī)開(kāi)關(guān)電源一般都是脈沖調(diào)寬式反激式開(kāi)關(guān)電源,,它有兩種工作方式:一種是脈沖調(diào)寬兼調(diào)頻工作方式,;另一種工作方式是工作頻率不變,只對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制,。前一種工作方式多在自激式開(kāi)關(guān)電源中使用,,后一種工作方式多在由集成電路構(gòu)成的他激式開(kāi)關(guān)電源中使用。
設(shè)一個(gè)100W電視機(jī)開(kāi)關(guān)電源使用的開(kāi)關(guān)變壓器,,其初級(jí)線圈的電感量為1毫亨,,其最高工作電壓為360V,最低工作電壓為110V,。由于開(kāi)關(guān)管的耐壓一般最高只有600V,,并且還要預(yù)留最少20%的余量,因此,,在最高工作電壓和負(fù)載最重的狀態(tài)下,,開(kāi)關(guān)電源的占空比最大只能取0.25,即:D = 0.25 ,;當(dāng)開(kāi)關(guān)電源的負(fù)載為最重的時(shí)候,,占空比也處于最大值。設(shè)開(kāi)關(guān)電源的工作頻率為40kHz,,當(dāng)占空比為最大值時(shí)電源開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)的脈沖寬度 τ= 6.25μS ,。
根據(jù)上面已知參數(shù)我們可以利用(8)式來(lái)計(jì)算流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的最大電流Im,然后再求其極限電流Imax的值,,即:測(cè)試開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈電感時(shí)選用的迭加電流值,。
根據(jù)前面分析,以及圖8和圖9,,正常工作時(shí),,流過(guò)高壓包初級(jí)線圈的最大電流Im不應(yīng)該超過(guò)極限電流值Imax的70%,由此,,可以求得流過(guò)高壓包初級(jí)線圈的極限電流Imax為3.21 A ,。
上面計(jì)算出來(lái)的極限電流Imax值,就是用來(lái)測(cè)試開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)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3.21 A ,即:測(cè)試開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的迭加電流為3.21 A,,然后測(cè)試開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的電感,;如果測(cè)試結(jié)果Lx等于或者大于初始電感L0的90%,則說(shuō)明,,開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的伏秒容量設(shè)計(jì)是合格的;如果測(cè)試結(jié)果Lx小于初始電感L0的90%,則說(shuō)明,,開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的伏秒容量余量非常小,,不合格。
順便說(shuō)明,,開(kāi)關(guān)變壓器的伏秒容量不但與工作電壓有關(guān),,而且還與開(kāi)關(guān)電源的占空比有關(guān),即:與脈沖寬度有關(guān),。
假設(shè)其它參數(shù)不變,,而把工作電壓由360V降為110V時(shí),開(kāi)關(guān)電源的最大占空比可取值為0.7708,,即:D = 0.7708 ,。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源的工作頻率為40kHz時(shí),電源開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)的脈沖寬度τ = 19.27μS ,,由此可以求得流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的最大電流Im為:
比較(14)和(15)式可以看出,,雖然開(kāi)關(guān)變壓器的工作電壓不同,但兩式最大工作電流Im以及極限電流Imax基本上是一樣的,。值得注意的是,,雖然他們的最大電流值基本相同,但它們的平均電流值卻不一樣,。前者的平均電流為0.281A,,后者的平均電流為0.817A 。因此,,在選取開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈漆包線粗細(xì)的時(shí)候,,一定要按平均電流的大小來(lái)選取。由此可知,,一個(gè)雙電壓開(kāi)關(guān)電源(110V/220V),,其工作效率要比單電壓開(kāi)關(guān)電源低,因?yàn)?,雙電壓開(kāi)關(guān)電源銅阻損耗要比單電壓開(kāi)關(guān)電源大很多,。
同理,除了測(cè)試開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈伏秒容量的大小之外,,還應(yīng)該檢測(cè)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的漏感大小,。正常漏感的數(shù)值一般小于初級(jí)線圈電感量的2%,如果太大,,則說(shuō)明鐵芯留的氣隙長(zhǎng)度過(guò)大,,或者開(kāi)關(guān)變壓器初、次級(jí)線圈的繞線方法或結(jié)構(gòu)不合理,。
如果我們通過(guò)測(cè)試,,已經(jīng)知道開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的極限電流Imax數(shù)值,我們又怎么來(lái)確定開(kāi)關(guān)變壓器的工作電壓和脈沖寬度τ呢?
開(kāi)關(guān)變壓器的工作電壓和脈沖寬度τ 的關(guān)系,,同樣可以根據(jù)(8)式求得,。在選定工作電壓的情況下,可把Im = 0.7 Imax代入(8)式,,即可求得最大脈沖寬度τm ,。
然后再根據(jù)脈沖寬度 進(jìn)一步求占空比D和工作頻率。下面(16)式和(17)式是計(jì)算脈沖寬度 τ和占空比D以及工作頻率的關(guān)系式:
(16)式中,,D為開(kāi)關(guān)電源工作時(shí)的占空比,,Dm為開(kāi)關(guān)電源工作時(shí)的最大占空比, τ為脈沖寬度,,T為開(kāi)關(guān)電源的工作周期,,F(xiàn)為工作頻率,E為開(kāi)關(guān)電源的工作電壓,, 為電源開(kāi)關(guān)管集電極(或漏極)的最大工作電壓,。一般 Ucmax最多只能取電源開(kāi)關(guān)管最大耐壓值 BVceo的80% ,即選用電源開(kāi)關(guān)管時(shí),,其耐壓要留有20%的余量,。
對(duì)于開(kāi)關(guān)變壓器伏秒容量的測(cè)試,必須結(jié)合具體電路進(jìn)行,。首先用示波器測(cè)量,,在最高輸入電壓和負(fù)載最重的狀態(tài)之下,電源開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)的脈沖寬度 τ(或占空比D),;然后測(cè)試電源開(kāi)關(guān)管集電極的最大工作電壓Ucmax ,,并且要求Ucmax 小于電源開(kāi)關(guān)管最大耐壓值BVceo的80% ;隨后才根據(jù)(8)式計(jì)算流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的最大電流Im和極限電流值Imax,,最后采用圖7,、圖10、圖11的方法來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)變壓器的極限伏秒容量VTmax進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算,。
順便指出,,決定開(kāi)關(guān)電源占空比D大小的主要因數(shù)是開(kāi)關(guān)電源的輸入電壓與輸出電壓比Ui:Uo,即:開(kāi)關(guān)變壓器初,、次級(jí)線圈的匝數(shù)比n,。檢查 Ucmax的大小,實(shí)際上也是檢查開(kāi)關(guān)變壓器初,、次級(jí)線圈的匝數(shù)比n是否設(shè)計(jì)得合理,。
此方法的好處是,不但可以對(duì)開(kāi)關(guān)變壓器的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和監(jiān)控,,同時(shí)也可以檢查設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)電路的參數(shù)是否合理,。
這里還需特別指出,,在測(cè)試開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的初始電感L0的時(shí)候,開(kāi)關(guān)變壓器的鐵芯必須要退磁,,否則,,測(cè)試結(jié)果將不準(zhǔn)確,。一般帶有磁性的開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的電感量,,要略大于沒(méi)帶磁性開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的電感量。開(kāi)關(guān)變壓器退磁的方法請(qǐng)參考圖13和圖14,,以及說(shuō)明,。