开关电源教程(34):变压器铁芯脉冲导磁率与平均导磁率的测量

开关电源教程(34):变压器铁芯脉冲导磁率与平均导磁率的测量

2-1-1-14．变压器铁芯脉冲导磁率与平均导磁率的测量

我们在前面（2-11）式和（2-12）式中，已经介绍过脉冲变压器的脉冲导磁率和开关变压器平均导磁率的概念。脉冲变压器的脉冲导磁率μ△ 由下式表示：

μ△=△B/△H —— 脉冲变压器 （2-11）

开关变压器的平均导磁率μa 为：

μa=△Ba/△Ha —— 开关变压器 （2-12）

（2-11）式中， μ△称为脉冲静态磁化系数，或脉冲变压器的脉冲导磁率； △B为脉冲变压器铁芯中的磁通密度增量； △H为脉冲变压器铁芯中的磁场强度增量。（2-12）式中， μa为开关变压器的平均导磁率； △Ba为开关变压器铁芯中的平均磁通密度增量； △Ha 为开关变压器铁芯中的平均磁场强度增量。

在一定程度上来说，开关变压器也属于脉冲变压器，因为它们输入的都是电压脉冲；但一般脉冲变压器输入脉冲电压的幅度以及宽度基本上都是固定的，并且是单极性电压脉冲，其磁滞回线的面积相对来说很小，因此，变压器的脉冲导磁率μ△几乎可以看成是一个常数。而开关变压器输入脉冲电压的幅度以及宽度一般都不是固定的，其磁滞回线的面积相对来说变化比较大，铁芯导磁率的变化范围也比较大，特别是双激式开关变压器，因此，只能用平均导磁率μa的概念来描述。

如果不是特别强调脉冲变压器输入电压为单极性脉冲电压，并且输入脉冲电压的幅度以及宽度基本上都是固定的；那么，利用（2-11）式来计算开关变压器平均导磁率也未尝不可；因为，人们在测量开关变压器平均导磁率μa 的时候，不可能用很多不同幅度和宽度的脉冲电压，分别对开关变压器逐一进行测试，然后再把测试结果取平均值。

我们可以试想，如果在众多用来测试的不同幅度和宽度的电压脉冲之中，我们只选出其中一组，其幅度和宽度都是在这些测试电压脉冲之中比较偏中的，那么，用（2-11）式的测试结果来代替（2-12）式的结果，实际上不会有很大的区别；这样，反而使得对变压器平均导磁率的测量变得简单。因此，我们在对开关变压器平均导磁率进行测试的时候，同样可以用（2-11）式来测量，不过我们必须选用比较适当的测试脉冲电压幅度与宽度。

根据这个想法，开关变压器平均导磁率的测量方法与脉冲变压器脉冲导磁率的测量方法基本一样。开关变压器平均导磁率的测量可在测量变压器铁芯的磁滞损耗和涡流损耗的同时顺便测得。

根据磁场强度的安培环路定律：磁场强度沿任何闭合回路l 的线积分，等于穿过该环路所有电流强度代数和。或者磁路的克希霍夫定律：在磁场回路中，任一绕行方向上磁通势NI（N为线圈匝数，I为电流强度）的代数和恒等于磁压降Hili（ Hi为磁场强度， li为磁路中磁场强度为 的平均长度）的代数和。亦可解释为：磁场强度的平均值与任何闭合回路平均长度l的乘积，等于穿过该环路所有电流强度的代数和。这个定律在前面（2-32）式和（2-72）式中都已使用过，这里再重复一次，即：

△H●l=N●△I （2-90）

（2-90）式中， △H为变压器铁芯中的磁场强度增量，N为变压器初级线圈的匝数， △I为流过变压器初级线圈励磁电流的增量。

从图2-26或图2-28中可以看出，（2-90）式中的 △I就是励磁电流的最大值Iμm 。另外再根据电磁感应定理中输入电压与磁通和磁通变化率，以及磁通与磁通密度等关系，即可求得：

μa≈μ△=△B/△H=Ulτ/SNIμm （2-91）

（2-91）式中，μa为开关变压器的平均导磁率； μ△为脉冲变压器的脉冲导磁率，或脉冲静态磁化系数； △B为在某测试脉冲电压幅度和宽度的条件下，开关变压器铁芯中的磁通密度增量； △H为在某测试脉冲电压幅度和宽度的条件下，开关变压器铁芯中的磁场强度增量；U为输入脉冲电压的幅度；S为变压器铁芯的截面积；N为开关变压器初级线圈的匝数； l为开关变压器铁芯磁回路的平均长度； Iμm为流过开关变压器初级线圈励磁电流的最大值；τ为电压脉冲的宽度。