開關電源原理與設計（連載79）

2-1-22-2．開關變壓器伏秒容量的測量

開關變壓器作為開關電源的一個重要器件，在電路設計以及進行電路實驗時，開關變壓器的各項技術指標都應該進行測量，以保證開關變壓器工作在安全狀態，或最佳工作狀態。

通過對開關變壓器伏秒容量的測量，可以知道開關變壓器的鐵芯是否正好工作于最佳磁感應強度的位置上；以及占空比，或者工作頻率，是否取得合理；同時還可以檢查開關變壓器鐵芯氣隙長度取得是否合適。因此，下面將詳細介紹什么是開關變壓器的伏秒容量，然后再分析怎樣對開關變壓器的伏秒容量進行測量及應用。

開關電源能否正常工作，其中一個主要原因是開關變壓器的技術參數要符合開關管電源的工作環境或條件。開關變壓器鐵芯出現磁感應強度飽和的主要原因，就是開關變壓器的伏秒容量VT取得太小，使流過開關變壓器初級線圈的勵磁電流過大。下面我們來討論，怎樣對開關變壓器伏秒容量VT進行測試的問題。

我們在檢查50周工頻小變壓器質量好壞的時候，首先都是要檢查小變壓器在最高輸入電壓之下，流過小變壓器初級線圈的勵磁電流，或漏電流。但目前我們檢查開關變壓器質量好壞的時候，一般都只能檢查開關變壓器的電感量或漏感大小。我們能不能也象檢查50周工頻小變壓器那樣檢查開關變壓器的勵磁電流大小呢？——很難，因為開關變壓器一般都是工作于單極性磁化狀態，測試開關變壓器的勵磁電流需要一個大功率直流脈沖輸出電源，這種大功率直流脈沖輸出電源工作很不安全，操作也不方便。

為此，我們可以采用另一種更簡便的方法，即：電流迭加法，來對開關變壓器伏秒容量的進行測試。電流迭加法就是在開關變壓器線圈中迭加一直流電流，讓開關變壓器鐵芯進行磁化，然后，對開關變壓器的電感量進行測量，從而間接測量開關變壓器線圈的最大伏秒容量和極限伏秒容量。

圖2-54 采用電流迭加法測試開關變壓器電感量或伏秒容量的工作原理圖

圖2-54中，M是電感測試儀，LT是隔離電感，I是電流源，Lx為待測開關變壓器的初級電感。LT的電感量必須遠遠大于被測開關變壓器初級線圈的電感量，但如果電流源I是一個理想的恒流源，那么隔離電感LT可以省去。下面我們來介紹圖2-54的工作原理。

一般進行電感測量的時候，都是讓電感線圈通過一個1KHz或10KHz的交流電，然后通過測試流過電感線圈的電流來間接測量電感線圈的阻抗或電感量。由于流過電感線圈的電流很小，并且是一個交流，用這種方法測試到的電感量與電感線圈工作時體現出來的電感量是有區別的，并且區別很大，因為開關變壓器鐵芯的導磁率不是一個常數。

如果讓被測試電感流過一個可變電流，就可以改變被測試電感磁化曲線的工作點，由此，就可以測試磁化曲線上任何一點的導磁率或者電感量，并且可以根據電感量的變化，找出磁飽和時的工作點，根據磁飽和工作點就可以進一步測量或計算出開關變壓器的伏秒容量VT或額定伏秒容量VTR及極限伏秒容量VTmax。

額定伏秒容量VTR就是開關電源工作時，開關變壓器所能達到的伏秒容量，超過此額定伏秒容量VTR，開關變壓器初級線圈的勵磁電流就會急激增加，當勵磁電流急激增加到某個值時，變壓器鐵芯就開始出現飽和，鐵芯的有效導磁率就會下降到0，此時我們就認為開關變壓器的伏秒容量已經達到伏秒容量的極限值VTmax 。

圖2-55 開關變壓器鐵芯留有氣隙的電流-電感和電流-磁感應強度函數曲線圖

下面我們來分析，怎么樣定義迭加電流的大小和對開關變壓器伏秒容量VT進行測試。我們先看圖2-55。

圖2-55是開關變壓器鐵芯留有氣隙的電流-電感和電流-磁感應強度函數曲線圖，在圖2-55中，X軸代表流過開關變壓器線圈的迭加電流I，Y軸代表開關變壓器線圈的電感L或開關變壓器鐵芯中的磁感應強度B；L-I為開關變壓器線圈電感L對應于迭加電流I的變化曲線，B-I為開關變壓器鐵芯的磁感應強度B對應于迭加電流I的變化曲線（初始磁化曲線）。