開關(guān)電源原理與設(shè)計（連載50）

磁場強度H下降到零，但變壓器鐵芯中的磁通密度不能跟隨磁場強度下降到零，而只能下降到某個磁通密度剩余值，這種現(xiàn)象稱為變壓器鐵芯具有磁矯頑力，簡稱矯頑力，用Hc表示。變壓器鐵芯具有磁矯頑力，這是鐵磁材料或磁性材料最基本的性質(zhì)。同理，當?shù)诙€直流脈沖加到變壓器初級線圈a、b兩端時，變壓器鐵芯中的磁通密度B將按圖2-2中新的磁化曲線2-3上升，磁通密度被磁場強度磁化到第二個最大值Bm2，使磁通密度產(chǎn)生一個增量ΔB，ΔB = Bm2－Br1 。

第二個直流脈沖結(jié)束以后，流過變壓器初級線圈中的勵磁電流下降到零，變壓器初、次級線圈產(chǎn)生的反電動勢，又會使磁通密度按另一條新的退磁化曲線3-4返回到第二個剩余磁通密度Br2處；當然，Br2同樣也只是變壓器鐵芯被退磁時磁通密度變化過程中的又一個臨時剩余值。

其余依次類推，第3、4個直流脈沖電壓同樣也會讓磁通密度增加一個增量ΔB ，即：

ΔB = Bm3－Br2 = Bm4－Br3 = Bm1－0 （2-9）

（2-9）式中，ΔB為磁通密度增量；只要作用于開關(guān)變壓器線圈上的脈沖電壓的幅度U和脈沖寬度τ不變，則變壓器鐵芯片的磁化過程就會在磁通密度增量為常數(shù)（?B = 常數(shù)）的條件下進行。

但在直流脈沖的幅度和寬度不變的情況下，磁通密度的增量ΔB不改變，并不意味著磁場強度的增量可以保證不變，這是磁強度度與磁場強度之間的一個重要區(qū)別。

經(jīng)過n個直流脈沖電壓之后，變壓器鐵芯中的最大磁通密度Bm和剩余磁通密度Br才能基本穩(wěn)定在某個數(shù)值之上，即：脈沖序列的作用達到穩(wěn)定狀態(tài)后，磁化過程將沿原始曲線上某一固定局部磁滯回線n點重復(fù)；這時剩余磁通密度為Br n(Br n= Br)，磁通密度變化無論磁場強度增長或降低，其ΔB值基本不變。顯然，局部磁滯回線固定于什么位置，對某種材料來說只取決于?B值的大小。如果?B足夠大，則局部磁滯回線的最低點位于最大局部磁滯回線的剩余磁通密度點Br點處。此時Br對應(yīng)每個輸入直流脈沖的起點，Bm對應(yīng)每個直流脈沖的終點。

磁通密度達到最大值Bm后不再繼續(xù)增加是可以理解的，因為，磁通密度和磁場強度既可以是勢能也可以是位能，兩者可以互相轉(zhuǎn)換，它們與電容充放電的過程是很相似的。例如：當電源電壓對電容充電時，電容兩端的電壓會上升；當電源斷開的時候，電容就會對負載放電，其兩端電壓就會下降；當電容充電的電荷與放電的電荷完全相等的時候，電容兩端電壓紋波就會穩(wěn)定在某個數(shù)值之上。

用?H表示磁場強度增量，它在固定局部磁滯回線上磁通密度增量?B相對應(yīng)，即它們之間可用下面關(guān)系式表示：

ΔB = f(?H) （2-10）

（2-10）式稱為磁場強度增量?H與磁通密度增量?B的脈沖靜態(tài)特性關(guān)系。在直流狀態(tài)條件下，（2-10）式不成立。
磁場強度增量?H和磁通密度增量?B的對應(yīng)關(guān)系還可以用下式表示：

μ△=ΔB/?H—— 脈沖變壓器 （2-11）

（2-11）式中，μ△ 稱為脈沖靜態(tài)磁化系數(shù)，或脈沖變壓器的脈沖導磁率。由于脈沖導磁率的使用范圍比較小，對于開關(guān)變壓器我們同樣也可以用平均導磁率μa的概念取而待之。即：

μa=ΔBa/?Ha—— 開關(guān)變壓器 （2-12）

（2-12）式中， μa為開關(guān)變壓器的平均導磁率； ΔBa為開關(guān)變壓器鐵芯中的平均磁通密度增量； ?Ha為開關(guān)變壓器鐵芯中的平均磁場強度增量。

脈沖導磁率μ△ 與平均導磁率μa 的區(qū)別在于：一般脈沖變壓器輸入脈沖電壓的幅度以及寬度基本上都是固定的，并且是單極性脈沖，其磁滯回線的面積相對來說很小，因此，鐵芯的脈沖導磁率μ△幾乎可以看成是一個常數(shù)；而開關(guān)變壓器輸入脈沖電壓的幅度以及寬度都不是固定的，其磁滯回線的面積相對來說變化比較大，鐵芯導磁率的變化范圍也很大，特別是雙激式開關(guān)變壓器，因此，只能用平均導磁率μa的概念來描述。

勵磁電流或磁場強度對變壓器鐵芯進行磁化時也具有類似電容器充、放電的特點：當變壓器初級線圈中的勵磁電流產(chǎn)生的磁場強度對變壓器鐵芯進行磁化時，磁通密度就會增加，相當于對電容器充電；當變壓器初級線圈中的勵磁電流為零時，變壓器初、次級線圈會產(chǎn)生反電動勢，其感應(yīng)產(chǎn)生的電流就會產(chǎn)生反向磁場對變壓器鐵芯進行退磁，使磁通密度下降，與充電電容器對負載放電的情況很類似。