秒伏容量和線圈匝數(shù)的計(jì)算

在單激變壓器開關(guān)電源中，雖然流過變壓器初級線圈中的電流所產(chǎn)生的磁通是按線性規(guī)律上升的，但變壓器鐵芯產(chǎn)生退磁時(shí)，磁通的變化并不一定是按線性規(guī)律下降的。這個(gè)問題在第一章的內(nèi)容中已經(jīng)基本作了解釋。當(dāng)直流脈沖電壓過后，變壓器次級線圈中產(chǎn)生的是反激式電壓輸出，在純電阻負(fù)載中，其輸出電壓一般是一個(gè)按指數(shù)規(guī)律下降的電壓脈沖，因此，其對應(yīng)的磁通增量就不可能是按線性規(guī)律變化，而應(yīng)該也是按指數(shù)規(guī)律變化的，不過后一種指數(shù)規(guī)律正好是對前一種指數(shù)規(guī)律進(jìn)行積分的結(jié)果。這種對應(yīng)關(guān)系從（2-13）和（2-14）式中也很容易可以看得出來。

這里順便指出：單激式變壓器開關(guān)電源中，對變壓器鐵芯產(chǎn)生磁化作用的只有流過變壓器初級線圈的勵(lì)磁電流，因此，勵(lì)磁電流也稱磁化電流；而對變壓器鐵芯產(chǎn)生退磁作用的是變壓器初、次級線圈產(chǎn)生的反電動勢，以及由反電動勢產(chǎn)生的電流，即：反激輸出電壓和電流；而正激輸出電壓和電流對變壓器鐵芯的磁化和退磁不起作用。

因?yàn)?，?lì)磁電流雖然會產(chǎn)生正激電壓，但不能提供正激電流輸出，這相當(dāng)于變壓器次級線圈處于開路時(shí)的情況一樣；當(dāng)變壓器次級線圈有正激電流輸出時(shí)，在變壓器初級線圈中也相應(yīng)要增加一個(gè)電流，這個(gè)電流是在原勵(lì)磁電流的基礎(chǔ)上相應(yīng)增加的；這個(gè)新增電流產(chǎn)生的磁通與正激輸出電流產(chǎn)生的磁通，在數(shù)值上完全相等，但方向相反，兩者互相抵消，即它們對磁化和退磁都不起作用。

雙激式開關(guān)電源變壓器伏秒容量與初級線圈匝數(shù)的計(jì)算

在圖2-7中，對于雙激式開關(guān)電源變壓器，每輸入一個(gè)交流脈沖電壓，除了第一個(gè)輸入脈沖的磁通密度變化范圍是從0到最大值Bm以外，其余輸入脈沖，磁通密度的變化范圍都是從負(fù)的最大值-Bm到正的最大值Bm ，或從正的最大值Bm到負(fù)的最大值-Bm ，即：每輸入一個(gè)交流脈沖電壓，磁通密度的增量ΔB都是最大磁通密度Bm的2倍（2Bm）。因此，把這個(gè)結(jié)果代入（2-13）和（2-14）式，即可求得：

（2-17）和（2-18）式，就是計(jì)算雙激式開關(guān)電源變壓器初級線圈N1繞組匝數(shù)的公式。式中，N1為變壓器初級線圈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），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為脈沖電壓的幅度，即開關(guān)電源的工作電壓幅度，單位為伏，F(xiàn)為開關(guān)電源的工作頻率，單位赫芝。

同樣，我們把（2-17）式中的輸入脈沖電壓幅度E與脈沖寬度τ的乘積定義為變壓器的伏秒容量，用US來表示（單位：伏秒），即：US = E×τ 。

這里還需指出，使用（2-17）和（2-18）式計(jì)算雙激式開關(guān)電源變壓器初級線圈N1繞組的匝數(shù)是有條件的，條件就是輸入交流脈沖電壓正、負(fù)半周的伏秒容量Us必須相等。如果不相等（2-17）和（2-18）式中的磁通密度增量ΔB就不能用2Bm來表示，而應(yīng)該用Bm和-Bm這兩個(gè)實(shí)際變量的差值，即：ΔB = Bm-（-Bm），這里姑且把Bm和-Bm都看成是變量更合適。

把（2-17）式和（2-18）式與（2-16）式進(jìn)行對比很容易看出，在變壓器鐵芯的導(dǎo)磁面積以及輸入電壓幅度完全相等的條件下，雙激式開關(guān)電源變壓器鐵芯中的磁通密度變化范圍要比單激式開關(guān)電源變壓器鐵芯中的磁通密度變化范圍大很多；或者在伏秒容量完全相等的條件下，雙激式開關(guān)電源變壓器初級線圈的匝數(shù)要比單激式開關(guān)電源變壓器初級線圈的匝數(shù)少很多。因此，用于雙激式開關(guān)電源變壓器，一般都不需要在其變壓器鐵芯中留氣隙。

在（2-17）和（2-18）式中，對于大功率雙激式開關(guān)電源變壓器的鐵芯，其最大磁通密度Bm的取值一般不要超過3000高斯。如果Bm值取得過高，當(dāng)開關(guān)器件偶然發(fā)生誤觸發(fā)，使圖2-7中的相位出錯(cuò)時(shí)，很容易使變壓器鐵芯出現(xiàn)磁飽和，致使開關(guān)電源工作電流過大而損壞。

各種波形電源變壓器初級線圈匝數(shù)的計(jì)算

（2-18）式雖然是用于計(jì)算雙激式開關(guān)電源變壓器初級線圈N1繞組匝數(shù)的公式，但只需把式中的某個(gè)別參數(shù)稍微進(jìn)行變換或修改，同樣可以用于計(jì)算其它波形電源變壓器初級線圈匝數(shù)的公式。

這里，我們先來推導(dǎo)用于計(jì)算正弦波電源變壓器初級線圈匝數(shù)的公式。方法如圖2-8所示，先求正弦電壓的半周平均值Ua，因?yàn)檎译妷旱陌胫芷骄礥a正好等于方波電壓的幅值E，因此，只需把正弦電壓的半周平均值代入（2-18）式，即可得到計(jì)算正弦波電源變壓器初級線圈匝數(shù)的公式。

但正弦電壓的半周平均值Ua一般很少人使用，因此，還需要把正弦電壓的半周平均值Ua再轉(zhuǎn)換成正弦電壓的有效值U；由于正弦電壓的有效值U等與正弦電壓半周平均值Ua的1.11倍，即：U = 1.11Ua 。由此求得正弦波電源變壓器初級線圈匝數(shù)的計(jì)算公式為：

（2-19）式為計(jì)算正弦波電源