反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的思考(一到五)

1、反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的思考一  對(duì)一般變壓器而言，原邊繞組的電流由兩部分組成，一部分是負(fù)載電流分量，它的大小與副邊負(fù)載有關(guān)；當(dāng)副邊電流加大時(shí)，原邊負(fù)載電流分量也增加，以抵消副邊電流的作用。另一部分是勵(lì)磁電流分量，主要產(chǎn)生主磁通，在空載運(yùn)行和負(fù)載運(yùn)行時(shí)，該勵(lì)磁分量均不變化。     勵(lì)磁電流分量就如同抽水泵中必須保持有適量的水一樣，若抽水泵中無(wú)水，它就無(wú)法產(chǎn)生真空效應(yīng)，大氣壓就無(wú)法將水壓上來(lái)，水泵就無(wú)法正常工作；只有給水泵中加適量的水，讓水泵排空，才可正常抽水。在整個(gè)抽水過(guò)程中，水泵中保持的水量又是不變的。這就是，勵(lì)磁電流在變壓器中必須存

2、在，并且在整個(gè)工作過(guò)程中保持恒定。    正激式變壓器和上述基本一樣，初級(jí)繞組的電流也由勵(lì)磁電流和負(fù)載電流兩部分組成；在初級(jí)繞組有電流的同時(shí)，次級(jí)繞組也有電流，初級(jí)負(fù)載電流分量去平衡次級(jí)電流，激勵(lì)電流分量會(huì)使磁芯沿磁滯回線移動(dòng)。而初次級(jí)負(fù)載安匝數(shù)相互抵消，它們不會(huì)使磁芯沿磁滯回線來(lái)回移動(dòng)，而勵(lì)磁電流占初級(jí)總電流很小一部分，一般不大于總電流10，因此不會(huì)造成磁芯飽和。    反激式變換器和以上所述大不相同，反激式變換器工作過(guò)程分兩步：      第一：開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，母線通過(guò)初級(jí)繞組將電能轉(zhuǎn)

3、換為磁能存儲(chǔ)起來(lái)；      第二：開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，存儲(chǔ)的磁能通過(guò)次級(jí)繞組給電容充電，同時(shí)給負(fù)載供電。    可見(jiàn)，反激式變換器開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，次級(jí)繞組均沒(méi)構(gòu)成回路，整個(gè)變壓器如同僅有一個(gè)初級(jí)繞組的帶磁芯的電感器一樣，此時(shí)僅有初級(jí)電流，轉(zhuǎn)換器沒(méi)有次級(jí)安匝數(shù)去抵消它。初級(jí)的全部電流用于磁芯沿磁滯回線移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電能向磁能的轉(zhuǎn)換；這種情況極易使磁芯飽和。    磁芯飽和時(shí)，很短的時(shí)間內(nèi)極易使開(kāi)關(guān)管損壞。因?yàn)楫?dāng)磁芯飽和時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度基本不變，dB/dt近似為零，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，將不會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)

4、去抵消母線電壓，初級(jí)繞組線圈的電阻很小，這樣母線電壓將幾乎全部加在開(kāi)關(guān)管上，開(kāi)關(guān)管會(huì)瞬時(shí)損壞。    由上邊分析可知，反激式開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)，在保證輸出功率的前提下，首要解決的是磁芯飽和問(wèn)題。如何解決磁芯飽和問(wèn)題？磁場(chǎng)能量存于何處？將在下一篇文章：反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)的思考二中討論。關(guān)鍵詞:開(kāi)關(guān)電源 反激式   磁芯 飽和反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的思考二 “反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的思考一”文中，分析了反激式變換器的特殊性防止磁芯和的重要性，那么如何防止磁芯的飽和呢？大家知道增加氣隙可在相同B的情況下，IW的變化范圍擴(kuò)大許多,為什么氣隙有此作用呢?由全電

5、流定律可知:   由上例可知，同一個(gè)磁芯在電流不變的條件下，僅增加1mm氣隙，加氣隙的磁感強(qiáng)度僅為不加氣隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度的4.8%，看來(lái)效果相當(dāng)明顯。加了氣隙后，是否會(huì)影響輸出功率呢？換句話(huà)說(shuō)，加了氣隙變壓器還能否儲(chǔ)原來(lái)那些能量呀？看一下下面的例子就知道了： 在“思考一”一文中已討論過(guò)，當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，次級(jí)繞組均不構(gòu)成 回路，此時(shí)，變壓器象是僅有一個(gè)初級(jí)繞組帶磁芯的電感器一樣，母線將次級(jí)需要的全部能量都存在這個(gè)電感器里。如下圖1就是一個(gè)有氣隙的電感器：          

6、60;                           圖1表示一個(gè)磁芯長(zhǎng)為lm，氣隙長(zhǎng)為lg，截面積為Ae的磁芯，在其上繞N匝線圈，當(dāng)輸入電壓為Ui時(shí)，輸入功率為Wi：  6式右邊的積分為圖2中陰影部分面積A，即就是說(shuō)：    磁場(chǎng)能量的大小等于磁化曲線b和縱軸所圍成的面積大小。圖1

7、中，假定磁路各部分的面積相等，磁芯各部分的磁場(chǎng)強(qiáng)度為Hm，氣隙部分的磁場(chǎng)強(qiáng)度為Hg，由全電流定律得： 11式右邊第一項(xiàng)是磁芯中的磁場(chǎng)能量，第二項(xiàng)是氣隙部分的磁場(chǎng)能量，分別用Wi和Wg表示；那么：        圖3中，曲線m表示圖1電感器無(wú)氣隙時(shí)的磁化曲線，曲線g表示有氣隙時(shí)的磁化曲線。圖中，面積Am表示儲(chǔ)存在磁芯部分的磁場(chǎng)能量；面積Ag表示儲(chǔ)存在氣隙部分的磁場(chǎng)能量。上面講了氣隙的作用以及磁場(chǎng)能量在變壓器中的分布，那么，根據(jù)輸出功率如何選用磁芯呢？將在反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)思考三中討論。反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的思

8、考三(磁芯的選取) 在DCM狀態(tài)下選擇：Uin電源輸入直流電壓Uinmin電源輸入直流電壓最小值D占空比Np初級(jí)繞組匝數(shù)Lp初級(jí)繞組電感量Ae磁芯有效面積Ip初級(jí)峰值電流f開(kāi)關(guān)頻率Ton開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間I初級(jí)繞組電流有效值開(kāi)關(guān)電源效率J電流密度 通過(guò)（3）式可方便計(jì)算出反激式開(kāi)關(guān)電源在電流斷續(xù)模式時(shí)磁芯的AeAw值，通過(guò)查廠商提供的磁芯參數(shù)表就可選擇合適的磁芯，在選擇磁芯時(shí)要留一定的余量。   例如：有一反激式開(kāi)關(guān)電源輸出功率為10W，開(kāi)關(guān)頻率為40KHz, B為0.16T，電流密度取4.5A/mm2磁芯選用EE系列，那么由公式（3）可知： 考慮到實(shí)際繞線

9、的絕緣層等的影響，須考慮填充系數(shù)(取0.8),     即：        Ap = AeAw/0.8=1.736×1000 / 0.8 = 2207.5      通過(guò)上面計(jì)算,磁芯比較接近,考慮到輔助繞組和其他因素選擇磁芯。    為計(jì)算方便,(3)式可修正為：Ap = AwAe = 6500×P0 / (B×J×f) (4)單位： P0 - 瓦特；B - 特斯拉J - &

10、#160; 安培/平方毫米f -   千赫茲Ap -  毫米的四次方      在實(shí)際使用中一定要注意公式的應(yīng)用條件，公式（4）是在單端反激式開(kāi)關(guān)電源電流斷續(xù)模式下推導(dǎo)出來(lái)的，并且用了一系列假設(shè)：     1窗口使用系數(shù)SF：0.4      2初級(jí)繞組面積Ap = 次級(jí)繞組面積 As     3當(dāng)直流輸入電壓最低時(shí)Dm=0.5     4電源效率= 0.8

11、      5填充系數(shù)為0.8因此，該計(jì)算值在使用中要根據(jù)實(shí)際情況酌情修正，并且作為我們選擇磁芯的一個(gè)大致參考，由于工藝的原因必須通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證而最終確定。  另外單端反激式開(kāi)關(guān)電源中，他激式和自激式的效率差別比較大，一般自激式的效率比較低，大概在0.7左右，使用公式（4）時(shí)要乘以(0.8/0.7=)1.15進(jìn)行修正。 磁芯選好后，在反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該遵循的規(guī)則將在反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的思考四中討論。反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的思考四（遵循的規(guī)則） 反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的思考四    反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的規(guī)則 &

12、#160; 由于反激式開(kāi)關(guān)電源的特殊性，在設(shè)計(jì)時(shí)要特別考慮的問(wèn)題就多一些，歸納起來(lái)有如下幾點(diǎn)： 一、任何時(shí)刻開(kāi)關(guān)管上所承受的電壓都要低于它所能夠承受   的最大電壓，并且要有足夠的安全裕量；    以此為出發(fā)點(diǎn)，就確定了變壓器的變化；    Ucemax = Uinmax + N·Uo + Upk + Uy     式中：Ucemax開(kāi)關(guān)管所能承受的最大電壓       N變比初級(jí)匝數(shù)Np / 次

13、級(jí)匝數(shù)Ns        Uin直流輸入電壓最大值       Uo輸出電壓       Upk漏感所產(chǎn)生的電壓       Uy電壓裕量   此式很重要一點(diǎn)，就是確定了變比N，變比一確定一系列   問(wèn)題就確定下來(lái)；比如：       反射電壓：VoR

14、60; N·Vo;       占空比：       D  =   VoR /( Vin +VoR);       導(dǎo)通時(shí)間：  Ton =   D·T   變比一定要選擇合適，以使電路達(dá)到優(yōu)化；若使用雙極型   晶體管對(duì)其基電極的控制很重要，因?yàn)樗绊懼鳹cemax的 大?。篤ces&g

15、t;Vcer>Vceo;在ce間承受最高電壓時(shí)最好保證   be結(jié)短接或者反偏,此時(shí)晶體管就可承受較高的反偏電壓. 二、任何時(shí)刻都應(yīng)保證磁芯不飽和；   由于反激式開(kāi)關(guān)變壓器的特殊性，磁芯飽和問(wèn)題在反激式   變換器的設(shè)計(jì)中尤為重要。一旦磁芯飽和，開(kāi)關(guān)管瞬間就    會(huì)損壞。為防止磁芯飽和反激式開(kāi)關(guān)變壓器磁芯一般都留 氣隙，顯著擴(kuò)大磁場(chǎng)強(qiáng)度的范圍，但僅靠氣隙并不能完全 解決磁芯飽和的問(wèn)題，由磁感應(yīng)定律很容易得出：       由（

16、1）式知：   磁感應(yīng)強(qiáng)度與輸入電壓和導(dǎo)通時(shí)間有關(guān)。在輸入  電壓一定時(shí)，由反饋電路保證Ton的合適值。   在工作過(guò)程中，根據(jù)磁飽和的形式分兩種情況：   一種是：一次性飽和：   當(dāng)反饋環(huán)路突然失控時(shí)，在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通一直  持續(xù)，直到過(guò)大的Ip使磁芯飽和而使開(kāi)關(guān)管立即  損壞；   另一種是：逐次積累式飽和：   磁芯每個(gè)周期都有置位與復(fù)位動(dòng)作，反激式開(kāi)關(guān)  電源磁 芯置位是由初級(jí)繞組來(lái)實(shí)現(xiàn)，磁芯復(fù)位是由  次

17、級(jí)繞組和 輸出電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電路等設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)，  每次磁芯不能完全復(fù)位，一次次的積累，在若干周期內(nèi)磁芯飽和。就像吹氣不一樣，一口氣吹破就相當(dāng)磁芯一次性飽和；每吹一次，就排氣，但每次排氣量都比進(jìn)氣量少一點(diǎn)，這樣循環(huán)幾次后，氣球就會(huì)被撐破的；若每次充排氣量相同，氣球就不會(huì)破的，磁芯也是如此，如下圖：      磁芯從abc為置位，從cda為復(fù)位，每個(gè)周期都要回到a，磁芯就不會(huì)飽和。對(duì)于反激式開(kāi)關(guān)源的斷續(xù)模式，磁芯復(fù)位一般是不成問(wèn)題的。   三、始終保持變換器工作于一個(gè)模式如CCM或DCM；不要在兩個(gè)模式之間轉(zhuǎn)換，這兩種模式不同，

18、對(duì)反饋回路的調(diào)節(jié)電路要求也不同，在考慮某一種模式而設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)電路，如運(yùn)行到另一模式時(shí)易引起不穩(wěn)定或者性能下降。 四、保證最小導(dǎo)通時(shí)間不接近雙極性開(kāi)關(guān)管的存儲(chǔ)時(shí)間；（MOSFET管例外）在設(shè)計(jì)反激式開(kāi)關(guān)電源時(shí)，特別在開(kāi)關(guān)電源   頻率較高  、直流輸入電壓最高，負(fù)載又較輕  時(shí)，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間Ton最小，若這個(gè)時(shí)間接近或小于雙極性晶體管的存儲(chǔ)時(shí) 間（0.5s1.0s）時(shí)，極易造成開(kāi)關(guān)管失控，而使磁芯飽和。此時(shí)就要重新審視開(kāi)關(guān)頻率的選擇，或能否工作于如此高電壓或者通過(guò)調(diào)節(jié)占空比來(lái)適應(yīng)?；蛘哌x用其他電路拓?fù)洹?#160;五、不要將變換器的重要元件的參數(shù)

19、選得接近分布參數(shù)；具體來(lái)說(shuō)，電阻不要太大，電容器和電感器不要太小。（1）許多反激式開(kāi)關(guān)電源都有一個(gè)振蕩頻率，由IC芯片提供，如UC3842，由RC決定，當(dāng)把R選擇太大，C太小時(shí)，就易使穩(wěn)定性特別差；如電容C小得接近分布參數(shù)，也就是 說(shuō) 取掉該電容由線路板及其它元件間的分布參數(shù)而形成 的容值都和所選的電容容值差不多；或者所選電阻太大以 至于線路板上的漏電流所等效的阻值都和所選的電阻大小差不多；這將 造成工作不穩(wěn)定，如溫度或濕度變化時(shí)其 分布參數(shù)也跟著變  化，嚴(yán)重影響振蕩的穩(wěn)定性。R一般 不要大于1M歐，C一般不  要小于22PF。（2）反激式開(kāi)關(guān)電源的輸出功率如下式：（DC

20、M）    注意:由于筆誤,應(yīng)為:U2=U*U,D2=D*D   由（2）式可知：    在電流斷續(xù)模式時(shí)，當(dāng)電壓和頻率固定的情況下，輸出功率和變壓器的初級(jí)電感成反比。即要增加功率就要減小初 級(jí)繞組的電感量。反激式開(kāi)關(guān)變壓器的特殊性：當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)變壓器相當(dāng)于僅有初級(jí)繞組的一個(gè)帶磁芯的電感器，當(dāng)這個(gè)電感器小到一定值時(shí)就不可太小了，當(dāng)小至和分 布電感值差不多時(shí)，這樣變壓器的參數(shù)就沒(méi)有一致性，工作穩(wěn)定性差，可能分布參數(shù)的變化都會(huì)使整個(gè)電感值變化 一少半，電路的可靠性就無(wú)從談起。初級(jí)電感值至少應(yīng)是 分布電感的10倍以上。

21、（3）同樣道理，磁芯的氣隙也不可選的太少，太小的話(huà)，磁稍微的變動(dòng)（如熱脹冷縮）對(duì)氣隙來(lái)說(shuō)都顯得占的比例 很大，這樣的變壓器就無(wú)一致性可言，更無(wú)法批量生產(chǎn)。 六、反激式變換器的輸出濾波電容比起其它拓?fù)湫问降碾娐?#160;  所受的沖擊更大,它的選擇好壞對(duì)整個(gè)電源的性能及壽命 有舉足輕重的作用。選擇時(shí)，一般是按紋波電壓要求初 選電容值，用電容的額定紋波電流確定電容值，這樣比 較安全穩(wěn)妥。當(dāng)然，耐壓值和溫度等級(jí)也要足夠。七、降低損耗，遏制溫升，提高效率，延長(zhǎng)壽命開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部的損耗主要分四個(gè)方面：（1）開(kāi)關(guān)損耗  如：功率開(kāi)關(guān)，驅(qū)動(dòng)；（2）導(dǎo)通損耗  如：輸出

22、整流器，電解電容中電阻損耗；（3）附加損耗  如：控制IC，反饋電路，啟動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電 路；（4）電阻損耗  如：預(yù)加負(fù)載等；     在反激式開(kāi)關(guān)電源中，功率開(kāi)關(guān)和驅(qū)動(dòng)以及輸出整流部分占損耗的90多，磁性元件占5，其它占5； 損耗直接影響效率，更影響電源的穩(wěn)定性和工作壽命。損耗都以發(fā)熱而表現(xiàn)出來(lái)，晶體管和電容和磁性元件都對(duì)溫度很敏感；下面看一下溫度的影響：（1）溫度每升高10，電解電容的壽命就會(huì)減半（2）在高溫和反向電壓接近額定值時(shí)，肖特基二極管的漏電很?chē)?yán)重，就像陰陽(yáng)極通路一樣；（3）通用磁性材料，從25到100飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度下降3

23、0左右；在這里，磁性材料的損耗雖然說(shuō)占比例很小但是它 對(duì)整個(gè)開(kāi)關(guān)電源的影響非常大。比如在正常工作時(shí)，設(shè)計(jì)的最大磁通密度偏大，由于溫升的原因?qū)⑹癸柡痛鸥袘?yīng)強(qiáng)度下降，再加上反饋回路的延遲效應(yīng)而使導(dǎo)通時(shí)間加長(zhǎng)，極易使磁芯飽和，瞬間開(kāi)關(guān)管損壞。在此設(shè)計(jì)時(shí)，最好保 證銅耗接近于磁耗，初級(jí)繞組的銅耗接近于次級(jí)繞組的銅耗以達(dá)到最優(yōu)化的設(shè)計(jì)防止磁芯過(guò)渡溫升。（4）MOSFET管，每升高25，柵極閥值電壓下降5；MOSFET管的最大節(jié)點(diǎn)溫度時(shí)150，節(jié)點(diǎn)溫度的理想值為105，最高不要超過(guò)125；MOSFET管,Rds隨溫度的升高而增大.（5）雙極型晶體管，隨溫度的升高，Vce而減小，在環(huán)境溫度較高或接近最高結(jié)溫

24、時(shí)，晶體管的實(shí)際最高耐壓會(huì)有所下降，并且漏電流會(huì)更進(jìn)一步增加，很易造成熱損耗。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能降低元件本身?yè)p耗而造成的溫升，也要注意遠(yuǎn)離熱源，不因外界原因而造成溫升。更要優(yōu)化設(shè)計(jì)減小損耗，提高效率，延長(zhǎng)元器件及整個(gè)電源的工作壽命。反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的思考五（常用公式的理解）  反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的思考五                       &#

25、160;       常用公式的理解        在反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)之前，我們必須對(duì)要用到的公式有所了解，這樣不至于造成不管公式適用條件如何，拿來(lái)就用，以致看似合理實(shí)則差之遠(yuǎn)矣。下面將在反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中常用的公式分析如下：  再講電源設(shè)計(jì)用公式前先看一看一些基本的知識(shí)。一、基本知識(shí)1.磁場(chǎng)的產(chǎn)生：磁場(chǎng)是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的，變壓器磁芯中的磁場(chǎng)是由繞組中的傳導(dǎo)電流產(chǎn)生，磁鐵的磁場(chǎng)是由“分子電流”產(chǎn)生。2.右手定則右手定則用于判斷通電螺線管的磁極（N極S極

26、，或者說(shuō)磁力線的方向），用右手握住螺線管，彎曲的四指沿電流回繞方向?qū)⒛粗干熘?，這時(shí)拇指指向螺線管的N極或者磁力線的方向。3.磁感應(yīng)強(qiáng)度B磁場(chǎng)是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的，同時(shí)，運(yùn)動(dòng)的電荷在磁場(chǎng)中又會(huì)受到力的作用。由此，人們通過(guò)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電荷所受磁場(chǎng)力的大小來(lái)反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱；讓不同電量（q>0）的電荷，在垂直磁場(chǎng)的方向以不同的速度運(yùn)動(dòng)，該電荷就會(huì)受力，雖然電荷在各點(diǎn)受磁場(chǎng)力的大小不同，但是力與電荷量以及速度的比值在同一點(diǎn)卻是相同的，唯一的，這個(gè)值就反映了該點(diǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。因此：B F q.v         

27、    （1）該式的物理意義為：磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小，在數(shù)值上等于單位正電荷，以單位速度沿垂直磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受力的大小。磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位： 4.磁通量磁場(chǎng)不僅有強(qiáng)弱還有方向，用磁力線能很好的表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，磁力線是一些圍繞電流的閉合線，沒(méi)有起點(diǎn)也沒(méi)有終點(diǎn)的曲線。把垂直穿過(guò)一個(gè)曲面的磁感應(yīng)線的條數(shù)稱(chēng)為穿過(guò)該面的磁通量。用表示。也形象的將磁感應(yīng)強(qiáng)度稱(chēng)為磁通密度，兩者關(guān)系如下：B·S             &#

28、160;   （2）磁通的單位：1T·m2 = 1Wb（韋伯）5.磁場(chǎng)強(qiáng)度H既然點(diǎn)電荷之間的相互作用服從庫(kù)侖定律，那么，庫(kù)侖認(rèn)為點(diǎn)磁荷也應(yīng)有類(lèi)似的定律。此式為磁的庫(kù)侖定律；既然電場(chǎng)強(qiáng)弱可通過(guò)點(diǎn)電荷去測(cè)量，那么磁場(chǎng)的強(qiáng)弱也就可用點(diǎn)磁荷來(lái)測(cè)量，類(lèi)似的，把點(diǎn)磁荷放在磁場(chǎng)中，根據(jù)其受力的大小就可反映該點(diǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，因此就引入了磁場(chǎng)強(qiáng)度的物理量HH Fqm0                  &#

29、160;  (4)該式中F是試探點(diǎn)磁荷qm0在磁場(chǎng)某點(diǎn)所受的力，該式的物理意義：磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度H的大小在數(shù)值上等于單位磁荷在該點(diǎn)所受到的磁場(chǎng)力的大小。6.安培環(huán)路定理磁感應(yīng)線是套連在閉合載流回路上的閉合線，若取磁感應(yīng)強(qiáng)度沿磁感應(yīng)線的環(huán)路積分，則磁感應(yīng)強(qiáng)度沿任何閉合環(huán)路L的線積分，等于穿過(guò)這個(gè)環(huán)路所有電流的代數(shù)和的0倍。(L)B·dl =0I               （5）在有磁介質(zhì)時(shí)，安培環(huán)路定律表示為：LB·dl

30、=0（I Is）       （6）(6)式中：Is為磁化電流        I 傳導(dǎo)電流介質(zhì)內(nèi)任何曲面S的磁化電流強(qiáng)度 Is為Is LM dl                   （7）（7）式中，M為磁化強(qiáng)度，在數(shù)值上等于磁化面電流密度代（7）式入（6）式得：LB·dl =0

31、（I LM dl）或：L（ M）·dl =I令：H   M則：LH·dl =I                （8）（8）式表示：磁場(chǎng)強(qiáng)度沿任一閉合路徑的線積分只與傳導(dǎo)電流有關(guān)。也說(shuō)明傳導(dǎo)電流確定以后，不論磁場(chǎng)中放進(jìn)什么樣的磁介質(zhì)，也不論磁介質(zhì)放在何處，磁場(chǎng)強(qiáng)度的線積分都只與傳導(dǎo)電流有關(guān)。因而，引入磁場(chǎng)強(qiáng)度H這個(gè)物理量后，就可繞過(guò)磁介質(zhì)磁化，磁化電流等不方便測(cè)量、處理等一系列問(wèn)題，而可方便的從宏觀上處理磁介質(zhì)的存在時(shí)

32、的磁場(chǎng)問(wèn)題。7.磁感應(yīng)強(qiáng)度B和磁場(chǎng)強(qiáng)度H的關(guān)系磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度都是反映磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。磁感應(yīng)強(qiáng)度是根據(jù)在磁場(chǎng)中垂直運(yùn)動(dòng)的電荷受力這個(gè)特點(diǎn)出發(fā)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受力大小及方向反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱及方向的。磁場(chǎng)強(qiáng)度是根據(jù)兩個(gè)磁荷間總有作用力這個(gè)特點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)在磁場(chǎng)中放探試點(diǎn)磁荷，根據(jù)點(diǎn)磁荷在該點(diǎn)受力大小和方向來(lái)反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱及方向的。也就是說(shuō)，由于人們對(duì)磁的認(rèn)識(shí)的觀點(diǎn)不同而使對(duì)同一個(gè)物理現(xiàn)象用不同的物理量來(lái)描述的。在磁荷觀點(diǎn)中，為描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱而引入了磁場(chǎng)強(qiáng)度H，而磁感應(yīng)強(qiáng)度B是作為輔助量引入的；相反，在分子電流觀點(diǎn)中，為描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱而引入了磁感應(yīng)強(qiáng)度B，而磁場(chǎng)強(qiáng)度H時(shí)作為輔助量引

33、入的。引入磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度都只是表示磁場(chǎng)在某點(diǎn)的強(qiáng)弱及大小，磁場(chǎng)是自然存在的，它在某點(diǎn)的大小和方向是客觀存在的，不會(huì)因?yàn)楸硎镜姆椒ú煌兴淖儭Ｓ纱艌?chǎng)強(qiáng)度H的定義式可知：上式中：0絕對(duì)磁導(dǎo)率        r相對(duì)磁導(dǎo)率         磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率8.法拉第電磁感應(yīng)定律穿過(guò)單匝導(dǎo)線回路的磁通量變化時(shí)，會(huì)在導(dǎo)體回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過(guò)回路磁通量的變化率d/ dt 成正比。K d/ dt   

34、              （12）若全采用國(guó)際單位制，K1d/ dt當(dāng)為N匝導(dǎo)線組成的回路時(shí)N d/ dt                 （13） 法拉第電磁感應(yīng)定律表明，決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的是磁通隨時(shí)間的變化率，而不是磁通量本身的大小，也就是說(shuō)保持恒定大小的磁通量是不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的。9.自感系數(shù)L對(duì)

35、于密繞N匝的線圈，電流I在各匝線圈中產(chǎn)生的磁通基本相同，線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)為：（14）式說(shuō)明了自感電動(dòng)勢(shì)與自感磁鏈的關(guān)系，而自感磁鏈與線圈中的電流成正比：L I                         （15）式中，系數(shù)L稱(chēng)為自感系數(shù)，I與均為由方向性的物理量，在合適的符號(hào)規(guī)定下，可保證自感磁鏈與電流同時(shí)為正或同時(shí)為負(fù)，因而保證自感系數(shù)恒為正。代（

36、15）入（14）得：由該式可知，自感系數(shù)L在數(shù)值上等于單位電流引起的自感磁鏈，但是自感系數(shù)就象電阻器的電阻一樣，是該器件本身的一種屬性，是自然存在的，和是否有電流流過(guò)以及電流大小都無(wú)關(guān)，它只決定于線圈本身的大小，形狀以及周?chē)橘|(zhì)等因素。10.有效值，平均值（以電流為例）11.次級(jí)有效值，平均值（以電流為例）二、開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)部分相關(guān)公式：1.變比匝數(shù)比：NN Np / Ns                   

37、;            (20)但是在設(shè)計(jì)變壓器之前并不知道初次級(jí)線匝匝數(shù)，匝數(shù)比的確定很大程度上取決于開(kāi)關(guān)管的耐壓值，由于輸入最高直流電壓，變壓器的漏感和反射電壓一起確定了開(kāi)關(guān)管在截止瞬間所要承受的最大的電壓值，其中反射電壓是由輸出電壓和變比確定的，若開(kāi)關(guān)管所能承受的最大電壓為Vm，那么：Vm = Uinmax + N(V0+Vd) + Vpk + Vy        (21)式中：Uinmax為最大直流輸入電壓

38、      Vo  輸出電壓      Vd輸出二極管管壓降      Vp漏感所產(chǎn)生的尖峰電壓      Vy安全電壓裕量    其中，漏感電壓可通過(guò)變壓器制作工藝和增加阻容吸收電路來(lái)抑制；可見(jiàn)，改變?cè)褦?shù)比能控制開(kāi)關(guān)管的威脅，對(duì)于220或380電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，開(kāi)關(guān)管的耐壓已不成問(wèn)題，在設(shè)計(jì)中常常根據(jù)反射電壓直接確定匝數(shù)比；   &#

39、160; VoR = N(VO+VD)                          (22)     220V交流電壓時(shí)，VoR常取150V左右     380V交流電壓時(shí)，VoR常取200V左右     可根據(jù)具體情況調(diào)整即可。2.初級(jí)匝數(shù)：Np根據(jù)電磁感應(yīng)定律首先確定B，B的選擇保證變壓器正常工作時(shí)不會(huì)飽和，一般主要根據(jù)磁性材料和開(kāi)關(guān)電源頻率決定，磁材確定Bs，開(kāi)關(guān)頻率影響磁耗，磁耗過(guò)大，磁芯溫升越高，一般磁芯從25到100，Bs下降30，因此開(kāi)關(guān)頻率越高，B占Bs的比例越小，以下是一個(gè)資料的建議：    頻率f