开关电源原理与设计(连载66)

在t1-t2期间，控制开关K2和K3接通，同时K1和K4关断；电源电压U通过K2和K3加于变压器初级线圈b、a两端；相当于变压器初级线圈的输入电压被反相，流过变压器初级线圈的电流 i还是由iμ 和 ib两部分组成，但iμ 和ib 的方向均与原来相反； 的数值基本不变； 在一开始瞬间是作为反电动势输出能量给电源充电，方向与输入电流方向相反，充电过程很快结束，电流为0；然后，电源反过来给变压器初级线圈供电，励磁电流作为变压器铁芯的消磁和充磁能源，开始反方向线性上升。

iμ 和ib 的数值，不管是正方向还是反方向，分别都是由（2-65）式和（2-66）式决定；其中，iμ 为励磁电流，其值随时间线性上升； ib为涡流损耗电流，其值为常数，不随时间改变。

我们从图2-28-b中可以看出，在输入电压作用期间，励磁电流 iμ是跟随时间线性增长的；而涡流损耗电流ib 为常量，它不会跟随时间线性变化；因此，用示波器很容易就可以把它们区分开来，通过测量取样电阻R两端的电压，就可以间接测量iμ 和ib的数值。

设输入序列电压脉冲方波的宽度为τ，周期为T，T = 2τ，那么，在输入电压期间，励磁电流 iμ 产生的磁滞损耗半波平均功率以及磁滞损耗全波平均功率均相等，因此，我们可以把它们统称为磁滞损耗平均功率Pμ。

Pμ = UIμ （2-85）

（2-85）和（2-86）式中， Pμ为双激式开关变压器铁芯的磁滞损耗平均功率； Iμ为流过双激式开关变压器初级线圈励磁电流的平均值； Iμm为流过双激式开关变压器初级线圈励磁电流的最大值；τ为输入电压脉冲方波的宽度。

根据（2-66）式以及图2-19、图2-20和图2-28的分析结果可知，涡流损耗是由涡流损耗电流ib 产生的。并且由图2-28看出，涡流损耗电流 ib产生的涡流损耗半波平均功率以及涡流损耗全波平均功率均相等，因此，我们可以把它们统称为涡流损耗平均功率Pb ，由此，可以求得涡流损耗电流ib 产生的平均功率Pb 为：

Pb= UIb = U ib （2-87）

（2-87）式中， Pb为双激式开关变压器铁芯的涡流损耗平均功率；U为电源电压幅度； Ib为涡流损耗电流的半波平均值， Ib =ib ，因为ib 为一常数值。
由（2-85）、（2-86）、（2-87）式可以看出，计算双激式开关变压器铁芯的磁滞损耗和涡流损耗要比计算单激式开关变压器铁芯的磁滞损耗和涡流损耗，简单很多。

当加到变压器初级线圈两端的电压为正弦波时，变压器铁芯的磁滞损耗和涡流损耗可分别用（2-88）和（2-89）经验公式进行估算：

（2-88）式中， Pμ为输入电压为正弦波时变压器铁芯的磁滞损耗[W]； kμ为与铁磁物质有关的系数（由试验决定）；f 为频率[Hz]，即每秒反复磁化的系数； Bm为磁滞回线上磁感应强度的最大值[Wb/m2]；V为变压器铁心的体积[m3]； n为由Bm的范围决定的指数，当0＜ Bm＜1.0[Wb/m2]时，n ≈ 1.6 ；当 0＜Bm＜0.1[Wb/m2] 或1＜Bm＜1.6[Wb/m2] 时，n ≈ 2 。

（2-89）式中， Pb为输入电压为正弦波时变压器铁芯的磁滞损耗[W]； kb为与铁磁物质电阻率、截面积、体积、形状有关的系数（由试验决定）； f为频率[Hz]；Bm 为磁滞回线上磁感应强度的最大值[Wb/m2]；V为变压器铁心的体积[m3]。

这里顺便指出，利用（2-88）和（2-89）式来分别测试变压器铁心的磁滞损耗和涡流损耗是非常困难的；一个是它们的系数很难决定，另一个是两者很难分别进行测量，或从测量结果中进行分离。对比两式的参数就可以知道，它们之间最大的区别是频率对损耗的影响程度；一个是与频率成正比，另一个是与频率的平方成正比。理论上可以通过改变输入电压频率的方法来进行测量，然后再对测试结果进行分离；但当输入电压的参数与变压器的实际工作情况相差太远时，测试结果将毫无意义。