开关电源变压器基础知识

1、开关电源变压器的基础知识开关电源变压器对现代电子设备电源的工作效率、体积和安全要求等技术性能指标越来越高，在开关电源中确定这些技术性能指标的许多因素中，基本上与开关变压器的技术指标有关。 因为开关电源变压器是开关电源的重要装置，所以本节中对与开关电源变压器相关联的许多技术参数进行非常详细的理论分析。 在分析开关变压器的工作原理时，磁场强度h、磁感应强度b、磁通等的概念必须相关，所以在此首先简单地介绍它们的定义和概念。 自然界哪里都不存在电场和磁场，在带电物体的周围一定存在电场，周围的物体因电场而感应带电，同样地，在带磁的物体的周围一定存在磁场，周围的物体也被磁场感应而产生磁通。 现代磁学研究表

2、明，所有的磁现象都来自电流。 磁性材料和磁感应也不例外，强磁性现象的起源是材料内部原子核外的电子运动形成的微小电流，也称为分子电流，这些微小电流的集合效果在材料外部显示出各种各样的宏观磁特性。 各个微小电流会引起磁效应，所以将单位微小电流称为磁偶极子。 因此，磁场强度的大小与磁偶极子的分布有关。 宏观条件下，磁场的强度可以在空间的某处定义为磁场的大小。 已知电场强度的概念是通过单位电荷在电场中产生的力来定义的，但是，在磁场中找到“单位电荷”和“单位磁场”这样的带磁物质来定义磁场强度是很难的。 因此，电场强度的定义必须借由单位长度的导体中流过的电流的概念来定义磁场强度，但该概念应该定义电磁感应强

3、度。 因为电磁场可以相互感应。 幸运的是，电磁感应强度不仅与单位长度的导体中流动的电流的大小有关，还与介质的属性有关。 因而，电磁感应的强度可以乘以磁场的强度和表示介质的特性的系数来表示。 这是表示介电特性的系数，被称为磁导率。 在电磁场理论中，磁场强度h的定义是，真空中与磁场方向垂直的通电直线导线所受到的磁场力f、电流I和导线长度的积I之比，称为通电直线导线所在的磁场强度。 或者，在真空中与磁场方向垂直的长度为1米的导线通过1安培的电流，受到磁场的力为1牛顿时，导线通过的磁场强度为1奥斯特(Oersted )。 电磁感应强度一般也称为磁感应强度。 由于真空中的磁感应强度和磁场强度在数值上完全

4、相等，所以磁感应强度在真空中的定义和磁场强度在真空中的定义完全相同。 差异是磁场强度h与介质的属性有关，磁感应强度b与介质的属性有关。 但是，很多书用以上定义的磁场强度的方法来定义电磁感应强度是不合理的，因为电磁感应的强度与介质的属性有关，例如在固体介质中，用通电直线导线的方法测量通电直线导线在磁场中所受到的力是困难的，既然不能测量，就假设该力与介质的属性有关实际上，介质的磁导率也不是通过力来测量的，而是通过电磁感应的方法来测量的。 电磁感应强度一般简称为磁感应强度。 磁场强度h和磁感应强度b以磁场强度H=F/I*l (2-1)的磁感应强度B=*H (2-2)(2-1)式中的磁场强度h的单位为

5、奥斯特(Oe )，力f的单位为牛顿(n )，电流I的单位为安培(a )，引线长度l的单位为准在(2-2)式中，磁感应强度b的单位为特斯拉(t )，为磁导率，单位为亨/米(H/m )，真空中的磁导率为u0，u0=1。由于特斯拉的单位太大，高斯(Gs )经常被用作磁感应强度b的单位。 1特斯拉等于10000高斯(1T=104Gs )。 由于磁现象可以用磁力线形象地表现，所以磁感应强度b可以定义为磁力线流的密度，即每单位面积的磁力线流。 由于磁通密度可以简称为磁通密度，所以电磁感应强度也可以用磁通密度B=/S (2-3)(2-3)式将磁通密度b的单位表示为特斯拉(t )，磁通的单位表示为韦伯(Wb

6、)，面积的单位表示为平方米(m2 )。 如果将磁通密度b设为高斯(Gs )单位，则磁通的单位为麦克斯威(Mx )，面积的单位为平方厘米(cm2 )。 其中，1特斯拉等于10000高斯(1T=104Gs )，1韦伯等于10000麦克斯威(1Wb=10的4次方Mx )。 电磁感应强度除了可以称为磁感应强度、磁通密度之外，很多人还将其称为磁感应密度。 迄今为止，已经说明了电磁感应强度b、磁感应强度b、磁通密度b、磁感应密度b等在概念上完全相同。 在其他书中，磁感应强度b被定义为B=0 (H M )。 这里，h和m分别是磁化强度和磁场强度，0是真空磁导率。 为了简单起见，这本书不太打算导入其他概念，特

7、别是根据需要，可以在(2-2)式的定义中将其转换为其他概念。 磁感应强度和磁场强度的概念一直很混乱，这是有历史原因的。 1900年，国际电工大会同意美国电工协会(AIEE )的建议，将CGSM制磁场强度的单位名称定为高斯，事实上是误会。 AIEE原来的提案是以高斯为磁通密度b的单位，在翻译成法语时误译成磁场强度，因此被混淆了。 在当时的CGSM制和高斯单位制中，真空磁导率0为无量纲纯数1，因此真空中的b和h没有任何差异，一度b和h为相同单位高斯。 1930年7月，在国际电工委员会广泛讨论的基础上，真空磁导率0有维，b和h的性质不同，b和d对应，h和e对应，CGSM单位制中决定高斯为b的单位，奥斯特为h的单位。 到1