秒伏容量和線圈匝數(shù)的計(jì)算

在圖2-1中，當(dāng)有直流脈沖電壓輸入變壓器初級(jí)線圈a、b兩端時(shí)，在變壓器初級(jí)線圈中就有勵(lì)磁電流流過，勵(lì)磁電流會(huì)在變壓器鐵芯中產(chǎn)生磁通，同時(shí)在變壓器初級(jí)線圈兩端還會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)；反電動(dòng)勢(shì)電壓的幅度與輸入電壓的幅度相等，但方向相反。

因此，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，變壓器鐵芯中磁通的變化過程由下式?jīng)Q定：

上面（2-13）、（2-14）、（2-15）式中，US為變壓器的伏秒容量，US = E×τ ，即：伏秒容量等于輸入脈沖電壓幅度與脈沖寬度的乘積，單位為伏秒，E為輸入脈沖電壓的幅度，單位為伏，τ為脈沖寬度，單位為秒；Δ為磁通增量，單位為麥克斯韋（Mx），Δ= S×ΔB ；ΔB磁通密度增量，ΔB = Bm－Br ，單位為高斯（Gs）；S為鐵芯的截面積，單位為平方厘米；N1為變壓器初級(jí)線圈N1繞組的匝數(shù)，K為比例常數(shù)。

伏秒容量表示一個(gè)變壓器能夠承受多高的輸入電壓和多長(zhǎng)時(shí)間的沖擊。因此，變壓器的伏秒容量US越大，表示流過變壓器初級(jí)線圈的勵(lì)磁電流就越小。一般變壓器的勵(lì)磁電流都是不提供功率輸出的，只有反激式開關(guān)電源是例外，因此，在正激式變壓器開關(guān)電源或雙激式變壓器開關(guān)電源中，勵(lì)磁電流越小，表示開關(guān)電源的工作效率越高。在一定的變壓器伏秒容量條件下，輸入電壓越高，變壓器能夠承受沖擊的時(shí)間就越短，反之，輸入電壓越低，變壓器能夠承受沖擊的時(shí)間就越長(zhǎng)；而在一定的工作電壓條件下，變壓器的伏秒容量越大，變壓器的鐵芯中的磁通密度就越低，變壓器鐵芯就更不容易飽和。變壓器的伏秒容量與變壓器的體積以及功率基本無(wú)關(guān)，只與磁通的變化量大小有關(guān)。

如果我們對(duì)（2-15）式稍微進(jìn)行變換，就可以得到單激式開關(guān)電源變壓器初級(jí)線圈匝數(shù)計(jì)算公式：

（2-16）式就是計(jì)算單激式開關(guān)電源變壓器初級(jí)線圈N1繞組匝數(shù)的公式。式中，N1為變壓器初級(jí)線圈N1繞組的最少匝數(shù)，S為變壓器鐵芯的導(dǎo)磁面積（單位：平方厘米），Bm為變壓器鐵芯的最大磁通密度（單位：高斯），Br為變壓器鐵芯的剩余磁通密度（單位：高斯），τ為脈沖寬度，或電源開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間的寬度（單位：秒），E為脈沖電壓幅度，即開關(guān)電源的工作電壓幅度，單位為伏。

（2-16）式中的指數(shù)108在數(shù)值上正好等于（2-13）、（2-14）、（2-15）式中的比例系數(shù)K，因此，選用不同單位制，比例系數(shù)K的值就會(huì)不一樣；這里選用CGS單位制，即：長(zhǎng)度為厘米（cm），磁通密度為高斯（Gs），磁通單位為麥克斯韋（Mx）。

從圖2-2和圖2-3還可以看出，直接采用圖2-2和圖2-3的參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)單激式開關(guān)電源變壓器，在實(shí)際應(yīng)用中是沒有太大價(jià)值的。因?yàn)椋胀ㄗ儔浩麒F芯材料的最大磁通密度Bm的值都不大，大約在3000~5000高斯之間，剩余磁通密度Br一般卻高達(dá)最大磁通密度Bm的80%以上。因此，實(shí)際可應(yīng)用的磁通密度增量ΔB一般都很小，大約只有500高斯左右，一般不會(huì)超過1000高斯。為了增大磁通密度增量ΔB，一般都需要在變壓器鐵芯中留出一定長(zhǎng)度的氣隙，以降低剩余磁通密度Br的數(shù)值。

由（2-13）和（2-14）式可以知道，盡管磁化曲線不是線性的，但當(dāng)輸入電壓為方波時(shí)，流過變壓器初級(jí)線圈勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的磁通還是按線性規(guī)律增長(zhǎng)的；而流過變壓器初級(jí)線圈勵(lì)磁電流以及磁場(chǎng)強(qiáng)度卻不一定是按線性規(guī)律增長(zhǎng)，正因?yàn)槿绱?，才使得?-13）和（2-14）式中出現(xiàn)一個(gè)比例常數(shù)K 。

也就是說，當(dāng)我們把（2-13）、（2-14）、（2-15）式中的系數(shù)K作為一個(gè)比例常數(shù)看待時(shí)，同時(shí)也就意味著，我們已經(jīng)把變壓器鐵芯的導(dǎo)磁率也當(dāng)成了一個(gè)常數(shù)看待了，但由于變壓器鐵芯導(dǎo)磁率的非線性以及勵(lì)磁電流的非線性，兩個(gè)