饱和电感及其在开关电源中的应用

1.2.2 有气隙可饱和电感与电流的关系

任意给定一个导磁体磁路中磁感应强度B₁，可由B=f(H)曲线求出导磁体磁路中的磁场强度H₁。气隙中的H₀值可用式（3）表示。

H₀=B₁ （3）

式中：B₀为空气隙磁感应强度；

a和b为磁路矩形截面积边长；

l₀为气隙长度；

μ₀为空气磁导率。

由磁路定律得I=。改变B值并重复上述步骤，可求出相应的I，得到一组B和I的关系数据。设这个B与I对应的函数为B=f₁(I)。

在不考虑漏感时，电感的计算式可用式（4）表示。

L=W=WS （4）

式中：φ为磁路磁通量。

则有气隙可饱和电感与电流的关系为

L=WSf₁(I) （5）

2 饱和电感在开关电源中的应用

2.1 尖峰抑制器

开关电源中尖峰干扰主要来自功率开关管和二次侧整流二极管的开通和关断瞬间。具有容易饱和，储能能力弱等特点的饱和电感能有效抑制这种尖峰干扰。将饱和电感与整流二极管串联，在电流升高的瞬间，它呈现高阻抗，抑制尖峰电流，而饱和后其饱和电感量很小，损耗小。通常将这种饱和电抗器作为尖峰抑制器。

在图2所示电路中，当S₁导通时，D₁导通，D₂截至，由于可饱和电感L_s的限流作用，D₂中流过的反向恢复电流的幅值和变化率都会显著减小，从而有效地抑制了高频导通噪声的产生。当S₁关断时，D₁截至，D₂导通，由于L_s存在着导通延时时间Δt，这将影响D₂的续流作用，并会在D₂的负极产生负值尖峰电压。为此，在电路中增加了辅助二极管D₃和电阻R₁。

图2 尖峰抑制器的应用

2.2 磁放大器

磁放大器是利用可控饱和电感导通延时的物理特性，控制开关电源的占空比和输出功率。该开关特性受输出电路反馈信号的控制，即利用磁芯的开关功能，通过弱信号来实现电压脉冲脉宽控制以达到输出电压的稳定。在可控饱和电感上加上适当的采样和控制器件，调节其导通延时的时间，就可以构成最常见的磁放大器稳压电路。

磁放大器稳压电路有电压型控制和电流型控制两种。图3所示为电压型复位电路，它包括电压检测及误差放大电路，复位电路和控制输出二极管D3，它是单闭环电压调节系统。

图3 磁放大器电压型复位稳压电路

图4所示为移相全桥ZVS-PWM开关电源磁放大器稳压器[2]。全桥开关电路变压器二次双半波整流各接一个磁放大器SR，其铁心绕有工作绕组和控制绕组。在正半周，当某输出整流管正偏（另一输出整流管反偏），变压器副边输出的方波脉冲加在相应的工作绕组上，使SR铁心正向磁化（增磁）；在负半周，该输出整流管反偏，和控制绕组串联的二极管D₃正偏导通，在直流控制电流I_c的作用下，使该SR的铁心去磁（复位）。

图4 移相全桥ZVS-PWM开关电源磁放大器稳压器