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,,所以在測試電路中不需要另外安裝電流表,。
這里特別指出,在測試高壓包初級線圈的初始電感L0的時候,,高壓包的鐵芯必須要退磁,,否則,測試結(jié)果將不準(zhǔn)確,。一般帶有磁性的開關(guān)變壓器初級線圈的電感量,,要略大于沒帶磁性開關(guān)變壓器初級線圈的電感量。高壓包退磁的方法請參考圖13和圖14,,以及說明,。
另外,迭加電流Imax的值一般是正常工作時流過高壓包初級線圈電流(平均值或有效值)的好幾倍,。例如:上例測試的高壓包,,正常工作時,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的值是正常工作時平均電流的3.5倍,。一般高壓包初級線圈漆包線的電流密度都小于3A/mm2 ,,從而可求得,流過高壓包初級線圈漆包線迭加電流的最大電流密度為10.5 A/mm2 。
因此,,通過對高壓包初級線圈伏秒容量的檢查,,同時也是對高壓包初級線圈的線徑進(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,,通過測量高壓包線圈的溫升就可以知道高壓包線圈的設(shè)計是否合理,。
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為流過高壓包初級線圈的平均電流,,Ipτ1 為正程掃描期間,,流過高壓包初級線圈的平均電流; I m為正程掃描期間,,流過高壓包初級線圈的最大電流,; I max為正程掃描期間,流過高壓包初級線圈的極限電流,; τ1為正程掃描時間(52μΛS ),, τ2為逆程掃描時間(12 μS), 為極限正程掃描時間,。
例2:電視機開關(guān)電源一般都是脈沖調(diào)寬式反激式開關(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,,只對脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制,。前一種工作方式多在自激式開關(guān)電源中使用,后一種工作方式多在由集成電路構(gòu)成的他激式開關(guān)電源中使用,。
設(shè)一個100W電視機開關(guān)電源使用的開關(guān)變壓器,,其初級線圈的電感量為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,開關(guān)電源的占空比最大只能取0.25,,即:D = 0.25 ,;當(dāng)開關(guān)電源的負(fù)載為最重的時候,占空比也處于最大值。設(shè)開關(guān)電源的工作頻率為40kHz,,當(dāng)占空比為最大值時電源開關(guān)管導(dǎo)通時的脈沖寬度 τ= 6.25μS ,。
根據(jù)上面已知參數(shù)我們可以利用(8)式來計算流過開關(guān)變壓器初級線圈的最大電流Im,然后再求其極限電流Imax的值,,即:測試開關(guān)變壓器初級線圈電感時選用的迭加電流值,。
根據(jù)前面分析,以及圖8和圖9,,正常工作時,,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3.21 A ,。
上面計算出來的極限電流Imax值,就是用來測試開關(guān)變壓器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3.21 A ,即:測試開關(guān)變壓器初級線圈的迭加電流為3.21 A,,然后測試開關(guān)變壓器初級線圈的電感,;如果測試結(jié)果Lx等于或者大于初始電感L0的90%,則說明,,開關(guān)變壓器初級線圈的伏秒容量設(shè)計是合格的,;如果測試結(jié)果Lx小于初始電感L0的90%,則說明,,開關(guān)變壓器初級線圈的伏秒容量余量非常小,,不合格。
順便說明,,開關(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,開關(guān)電源的最大占空比可取值為0.7708,,即:D = 0.7708 ,。當(dāng)開關(guān)電源的工作頻率為40kHz時,電源開關(guān)管導(dǎo)通時的脈沖寬度τ = 19.27μS ,,由此可以求得流過開關(guān)變壓器初級線圈的最大電流Im為:
比較(14)和(15)式可以看出,,雖然開關(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,在選取開關(guān)變壓器初級線圈漆包線粗細(xì)的時候,,一定要按平均電流的大小來選取,。由此可知,一個雙電壓開關(guān)電源(110V/220V),,其工作效率要比單電壓開關(guān)電源低,,因為,雙電壓開關(guān)電源銅阻損耗要比單電壓開關(guān)電源大很多,。
同理,除了測試開關(guān)變壓器初級線圈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大小,。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,。
如果我們通過測試,,已經(jīng)知道開關(guān)變壓器初級線圈的極限電流Imax數(shù)值,我們又怎么來確定開關(guān)變壓器的工作電壓和脈沖寬度τ呢,?
開關(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為開關(guān)電源工作時的占空比,Dm為開關(guān)電源工作時的最大占空比,, τ為脈沖寬度,,T為開關(guān)電源的工作周期,F(xiàn)為工作頻率,,E為開關(guān)電源的工作電壓,, 為電源開關(guān)管集電極(或漏極)的最大工作電壓。一般 Ucmax最多只能取電源開關(guān)管最大耐壓值 BVceo的80% ,,即選用電源開關(guān)管時,,其耐壓要留有20%的余量,。
對于開關(guān)變壓器伏秒容量的測試,必須結(jié)合具體電路進(jìn)行,。首先用示波器測量,,在最高輸入電壓和負(fù)載最重的狀態(tài)之下,電源開關(guān)管導(dǎo)通時的脈沖寬度 τ(或占空比D),;然后測試電源開關(guān)管集電極的最大工作電壓Ucmax ,,并且要求Ucmax 小于電源開關(guān)管最大耐壓值BVceo的80% ;隨后才根據(jù)(8)式計算流過開關(guān)變壓器初級線圈的最大電流Im和極限電流值Imax,,最后采用圖7,、圖10、圖11的方法來對開關(guān)變壓器的極限伏秒容量VTmax進(jìn)行測量和計算,。
順便指出,,決定開關(guān)電源占空比D大小的主要因數(shù)是開關(guān)電源的輸入電壓與輸出電壓比Ui:Uo,即:開關(guān)變壓器初,、次級線圈的匝數(shù)比n,。檢查 Ucmax的大小,實際上也是檢查開關(guān)變壓器初,、次級線圈的匝數(shù)比n是否設(shè)計得合理,。
此方法的好處是,不但可以對開關(guān)變壓器的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測試和監(jiān)控,,同時也可以檢查設(shè)計師設(shè)計電路的參數(shù)是否合理,。
這里還需特別指出,在測試開關(guān)變壓器初級線圈的初始電感L0的時候,,開關(guān)變壓器的鐵芯必須要退磁,,否則,測試結(jié)果將不準(zhǔn)確,。一般帶有磁性的開關(guān)變壓器初級線圈的電感量,,要略大于沒帶磁性開關(guān)變壓器初級線圈的電感量。開關(guān)變壓器退磁的方法請參考圖13和圖14,,以及說明,。