开关变压器伏秒容量的意义——陶显芳老师谈开关变压器的工作原理与设计

在晶体管放大电路中，当晶体管集电极与发射极两端的电压超过最大集电极耐压BVceo时，晶体管就会被击穿损坏。同样，在开关电源中，当施加于开关变压器的伏秒容量（电压幅度与时间长度）超过极限伏秒容量VTmax时，开关变压器也要损坏，并且还会损坏电源开关管，及其它电路。

图9是开关变压器伏秒容量与磁场强度H、磁感应强度B的对应关系图。图中，脉冲幅度V总是与磁感应强度的增量成正比；而脉冲宽度τ总是与磁场强度H成正比，也与励磁电流 成正比。由图9可以看出，利用伏秒容量的概念来计算变压器初级线圈的匝数，要比利用电感量的概念来计算变压器初级线圈的匝数的方法要合理很多。

图9

开关变压器伏秒容量还可以用图10中的矩形面积来定义。在图10中，矩形的面积的两条边分别由开关变压器的工作电压（直流脉冲幅度）V和通电持续时间T（脉冲宽度）的乘积组成。其极限伏秒容量相当于黄色区域部分的面积，绿色区域部分相当于开关变压器正常工作时伏秒容量的面积。

不过，这里还应强调指出，只要伏秒容量的面积没有超出极限伏秒容量的面积，V或T任何一条边分别都可以超出图9中所示的V或T边上的长度。

我们从图8、图9、图10可以看出，使用开关变压器时，加于开关电源变压器初级线圈的电压和脉冲宽度的乘积，不能超出变压器的最大伏秒容量，最好要留出30%的余量。因为，变压器铁芯的导磁率与工作温度有关，大部分变压器铁芯的居里温度都低于140 ℃，当温度大于110℃时，铁芯的导磁率会明显下降。

如果从效率方面来考虑，最好让流过开关变压器线圈的最大励磁电流约等于图8中 ，或者让开关脉冲的宽度约等于 。当流过开关变压器线圈的最大工作电流等于图8中 时，开关变压器线圈的电感量为最大值 ；在此种情况下，开关变压器的工作效率最高，因为，此时开关变压器铁芯损耗与开关变压器线圈损耗的乘积最小（磁滞损耗与励磁电流的大小成正比，涡流损耗与磁感应强度增量的平方成正比；铜阻的损耗与导线的长度成正比）；并且，开关变压器的伏秒容量VTb与极限伏秒容量VTmax还有很大的安全距离。

目前，一般开关变压器还都大量选用铁氧体磁芯，这种铁氧体磁芯的磁饱和磁感应强度Bs一般为4500～5000高斯，因此，由图8可以看出，开关变压器铁芯的最佳磁感应强度Bb大约为磁饱和磁感应强度Bs的一半左右，即：Bb = 2300～2500高斯。因此，当使用（4）式对开关变压器初级线圈进行计算的时候，公式中最大磁感应强度Bm的取值，最好不要超过2500高斯。

由于开关变压器铁芯磁饱和磁感应强度Bs参数的分散性，用什么方法，我们才能知道开关变压器的铁芯正好就工作于最佳磁感应强度Bb的位置上呢？或者我们拿到一个开关变压器，到底应该取多大的脉冲宽度，以及占空比，或者工作频率，才合理呢？

这个必须通过对开关变压器伏秒容量的测量，才能最后作出决定，同时还可以检查开关变压器铁芯气隙长度留得是否合适。