開關(guān)變壓器的工作原理與設(shè)計
2-1．開關(guān)變壓器的工作原理
現(xiàn)代電子設(shè)備對開關(guān)電源的工作效率、體積以及電磁兼容和安全要求等技術(shù)性能指標(biāo)越來越高，在決定這些技術(shù)性能指標(biāo)的諸多因素中，基本上都與開關(guān)變壓器的技術(shù)指標(biāo)有關(guān)。開關(guān)變壓器是開關(guān)電源中的關(guān)鍵器件，因此，在這一章中我們將非常詳細(xì)地對與開關(guān)變壓器相關(guān)的諸多技術(shù)參數(shù)進(jìn)行理論分析。
在分析開關(guān)變壓器的工作原理的時候，必然會涉及磁場強(qiáng)度H和磁感應(yīng)強(qiáng)度B以及磁通 等概念，為此，這里我們首先簡單介紹它們的定義和概念。
2-1-1．三個基本概念——磁場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通
在自然界中無處不存在電場和磁場，在帶電物體的周圍必然會存在電場，在電場的作用下，周圍的物體都會感應(yīng)帶電；同樣在帶磁物體的周圍必然會存在磁場，在磁場的作用下，周圍的物體也都會被感應(yīng)產(chǎn)生磁通。
現(xiàn)代磁學(xué)研究表明：一切磁現(xiàn)象都起源于電流，即，載流子的運(yùn)動。磁性材料或磁感應(yīng)也不例外，鐵磁現(xiàn)象的起源是由于材料內(nèi)部原子核外電子運(yùn)動形成的微電流，亦稱分子電流，這些微電流的集合效應(yīng)使得材料對外呈現(xiàn)各種各樣的宏觀磁特性。因?yàn)槊恳粋€微電流都產(chǎn)生磁效應(yīng)，所以把一個單位微電流稱為一個磁偶極子。因此，磁場強(qiáng)度的大小與磁偶極子的分布有關(guān)。
在宏觀條件下，磁場強(qiáng)度可以定義為空間某處磁場的大小。我們知道，電場強(qiáng)度的概念是用單位電荷在電場中所產(chǎn)生的作用力來定義的，而在磁場中就很難找到一個類似于“單位電荷”或“單位磁場”的帶磁物質(zhì)來定義磁場強(qiáng)度，為此，電場強(qiáng)度的定義只好借用流過單位長度導(dǎo)體電流的概念來定義磁場強(qiáng)度，但這個概念本應(yīng)該是用來定義電磁感應(yīng)強(qiáng)度的，因?yàn)殡姶艌鍪强梢曰ハ喈a(chǎn)生感應(yīng)的。
幸好，電磁感應(yīng)強(qiáng)度不但與流過單位長度導(dǎo)體的電流大小相關(guān)，而且還與介質(zhì)的屬性有關(guān)。所以，電磁感應(yīng)強(qiáng)度可以在磁場強(qiáng)度的基礎(chǔ)上再乘以一個代表介質(zhì)屬性的系數(shù)來表示，這個代表介質(zhì)屬性的系數(shù)人們把它稱為導(dǎo)磁率。
在電磁場理論中，磁場強(qiáng)度H的定義為：在真空中垂直于磁場方向的通電直導(dǎo)線，受到的磁場的作用力F跟電流I和導(dǎo)線長度 的乘積I 的比值，稱為通電直導(dǎo)線所在處的磁場強(qiáng)度。或：在真空中垂直于磁場方向的1米長的導(dǎo)線，通過1安培的電流，受到磁場的作用力為1牛頓時，通過導(dǎo)線所在處的磁場強(qiáng)度就是1奧斯特(Oersted)。
電磁感應(yīng)強(qiáng)度一般也稱為磁感應(yīng)強(qiáng)度。由于在真空中磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度在數(shù)值上完全相等，因此，磁感應(yīng)強(qiáng)度在真空中的定義與磁場強(qiáng)度在真空中的定義是完全相同的。所不同的是磁場強(qiáng)度H與介質(zhì)的屬性無關(guān)，而磁感應(yīng)強(qiáng)度B卻與介質(zhì)的屬性有關(guān)。
但很多書上都用上面定義磁場強(qiáng)度的方法來定義電磁感應(yīng)強(qiáng)度，這是很不合理的；因?yàn)椋姶鸥袘?yīng)強(qiáng)度與介質(zhì)的屬性有關(guān)，而磁場強(qiáng)度與介質(zhì)的屬性無關(guān)，那么，比如在固體介質(zhì)中，人們就很難用通電直導(dǎo)線的方法來測量通電直導(dǎo)線在磁場中所受的力，既然不能測量，就不應(yīng)該假設(shè)它所受的力與介質(zhì)的屬性有關(guān)。其實(shí)介質(zhì)的導(dǎo)磁率也不是通過作用力來測量的，而是通過電磁感應(yīng)的方法來測量的。這樣一來，磁場強(qiáng)度反而變成了一個輔助的物理量，因?yàn)槲覀儫o法直接對它進(jìn)行測量。
磁場強(qiáng)度H和磁感應(yīng)強(qiáng)度B由下面公式表示：
（2-1）式中磁場強(qiáng)度H的單位為奧斯特（Oe），力F的單位為牛頓（N），電流I的單位為安培（A），導(dǎo)線長度 的單位為米（m）。（2-2）式中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位為特斯拉（T）， 
為導(dǎo)磁率，單位為亨/米（H/m），在真空中的導(dǎo)磁率記為 ， = 1。由于特斯拉的單位太大，人們經(jīng)常使用高斯（Gs）作為磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位。1特斯拉等于10000高斯（1T=104Gs）。
由于磁現(xiàn)象可以形象地用磁力線來表示，故磁感應(yīng)強(qiáng)度B又可定義為磁力線通量的密度（簡稱磁通密度），即：單位面積內(nèi)的磁力線通量。磁力線通量密度可簡稱為磁感應(yīng)強(qiáng)度，因此，電磁感應(yīng)強(qiáng)度又可以表示為：
（2-3）式中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位為特斯拉（T），磁通量 
的單位為韋伯（Wb），面積的單位為平方米（m2）。如果磁感應(yīng)強(qiáng)度B用高斯（Gs）為單位，則磁通量 的單位為麥克斯韋（Mx），面積的單位為平方厘米（cm2）。其中，1特斯拉等于10000高斯（1T = 104Gs），1韋伯等于10000麥克斯韋（1Wb = 104Mx）。
電磁感應(yīng)強(qiáng)度除了可以稱為磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通密度外，很多人還把它稱為磁感密度。至此，已經(jīng)說明，電磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通密度B、磁感應(yīng)密度B等，在概念上是完全可以通用的。
順便說明，在其它書上有人把磁感應(yīng)強(qiáng)度B的定義為：B= (H+M)，其中H和M分別是磁場強(qiáng)度和磁化強(qiáng)度，而 是真空導(dǎo)磁率，這完全是為了使磁場強(qiáng)度與電場強(qiáng)度對應(yīng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度與電感應(yīng)強(qiáng)度對應(yīng)的緣故。為了簡單，本書中我們不準(zhǔn)備引入太多的其它概念，如有特別需要，可通過（2-2）式的定義來與其它概念進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度的概念一直以來都比較混亂，這是因?yàn)闅v史的原因。1900年，國際電學(xué)家大會贊同美國電氣工程師協(xié)會(AIEE)的提案，決定CGSM制磁場強(qiáng)度H的單位名稱為高斯，這實(shí)際上是一場誤會。AIEE原來的提案是把高斯作為磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位，由于翻譯成法文時誤譯為磁場強(qiáng)度，造成了混淆。當(dāng)時的CGSM制和高斯單位制中真空磁導(dǎo)率 是無量綱的純數(shù)1，所以，真空中的B和H沒有什么區(qū)別，致使一度B和H都用同一個單位——高斯。
1900年后，在科技界中展開了一場關(guān)于B和H性質(zhì)是否相同的討論，同時也討論到電感應(yīng)強(qiáng)度（電位移）D和電場強(qiáng)度E的區(qū)別問題。1930年7月，國際電工委員會才在廣泛討論的基礎(chǔ)上作出決定：真空磁導(dǎo)率 有量綱，B和H性質(zhì)不同，B和D對應(yīng)，H和E對應(yīng)，在CGSM單位制中以高斯作為B的單位，以奧斯特作為H的單位。
直至1960年第十一屆國際計量大會決定：將六個基本單位為基礎(chǔ)的單位制，即米、千克、秒、安培、開爾文和坎德拉，命名為國際單位制，并以SI(法文Le System International el''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''Unites的縮寫)表示，磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度的概念才基本得到統(tǒng)一。
由于歷史的原因，在電磁單位制中還經(jīng)常使用兩種單位制，一種是SI國際單位制，另一種CGSM（厘米、克、秒）絕對單位制；兩個單位的主要區(qū)別是，在CGSM單位制中真空導(dǎo)磁率 =1，在SI單位制中真空導(dǎo)磁率
。因此，只需要在CGSM單位制前面乘以一個系數(shù) ，即可把CGSM單位制轉(zhuǎn)換成SI單位制，一般可寫成 
，看到這個符號即可知道是采用SI單位制；但這里的 
或 一般稱為相對導(dǎo)磁率，是一個不帶單位的系數(shù)，而 則要帶單位。
這里還需要強(qiáng)調(diào)指出，用來代表介質(zhì)屬性的導(dǎo)磁率并不是一個常數(shù)，而是一個非線性函數(shù)，它不但與介質(zhì)以及磁場強(qiáng)度有關(guān)，而且與溫度還有關(guān)。因此，導(dǎo)磁率所定義的并不是一個簡單的系數(shù)，而是人們正在利用它來掩蓋住人類至今還沒有完全揭示的，磁場強(qiáng)度與電磁感應(yīng)強(qiáng)度之間的內(nèi)在關(guān)系。不過為了簡單，當(dāng)我們對磁場強(qiáng)度與電磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行分析的時候，還是可以把導(dǎo)磁率當(dāng)成一個常數(shù)來看待，或者取它的平均值或有效值來進(jìn)行計算。
[page]
2-1-2．開關(guān)變壓器工作原理簡介
對于開關(guān)電源，開關(guān)變壓器的工作原理與普通變壓器的工作原理是不同的。普通變壓器輸入的交流電壓或電流的正、負(fù)半周波形都是對稱的，并且輸入電壓和電流波形一般都是連續(xù)的，在一個周期之內(nèi)，輸入電壓和電流的平均值等于0，這是普通變壓器工作原理的基本特點(diǎn)；而開關(guān)變壓器一般都是工作于開關(guān)狀態(tài)，其輸入電壓或電流一般都不是連續(xù)的，而是斷續(xù)的，輸入電壓或電流在一個周期之內(nèi)的平均值大多數(shù)都不等于0，因此，開關(guān)變壓器也稱為脈沖變壓器，這是開關(guān)變壓器與普通變壓器在工作原理方面的最大區(qū)別。
除此之外，開關(guān)變壓器對于輸入電壓來說，有單激式和雙激式之分；對于輸出電壓來說，又有正激式和反激式之分。單激式和雙激式開關(guān)電源，或正激式和反激式開關(guān)電源，它們使用的開關(guān)變壓器，在工作原理方面也有很大的不同。
當(dāng)開關(guān)變壓器的輸入電壓為直流脈沖電壓時，稱為單極性脈沖輸入，這種單極性脈沖輸入的開關(guān)電源稱為單激式變壓器開關(guān)電源；當(dāng)開關(guān)變壓器的輸入電壓為正、負(fù)交替的脈沖電壓時，稱為雙極性脈沖輸入，這種雙極性脈沖輸入的開關(guān)電源稱為雙激式變壓器開關(guān)電源；當(dāng)變壓器的初級線圈正在被直流脈沖電壓激勵時，變壓器的次級線圈正好有功率輸出，這種開關(guān)電源稱為正激式變壓器開關(guān)電源；當(dāng)變壓器的初級線圈正好被直流脈沖電壓激勵時，變壓器的次級線圈沒有向負(fù)載提供功率輸出，而僅在變壓器初級線圈的激勵電壓被關(guān)斷后才向負(fù)載提供功率輸出，這種變壓器開關(guān)電源稱為反激式開關(guān)電源。
設(shè)開關(guān)變壓器鐵芯的截面為S，當(dāng)幅度為U、寬度為τ的矩形脈沖電壓施加到開關(guān)變壓器的初級線圈上時，在開關(guān)變壓器的初級線圈中就有勵磁電流流過；同時，在開關(guān)變壓器的鐵芯中就會產(chǎn)生磁場，變壓器的鐵芯就會被磁化，在磁場強(qiáng)度為H的磁場作用下又會產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁力線通量，簡稱磁通，用“ ”表示；磁感應(yīng)強(qiáng)度B或磁通 受磁場強(qiáng)度H的作用而發(fā)生變化的過程，稱為磁化過程。所謂的勵磁電流，就是讓變壓器鐵芯充磁和消磁的電流。
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定理，電感線圈中的磁場或磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化時，將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；線圈中感應(yīng)電動勢為：
式中，N為開關(guān)變壓器的初級線圈的匝數(shù)； 
為變壓器鐵芯的磁通量；B為變壓器鐵芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度或磁感應(yīng)強(qiáng)度平均值。
這里引進(jìn)磁感應(yīng)強(qiáng)度平均值的概念，是因?yàn)樽儔浩麒F芯中的磁通并不是均勻分布，磁感應(yīng)強(qiáng)度與鐵芯或鐵芯截面上的磁通實(shí)際分布有關(guān)。因此，在分析諸如變壓器的某些宏觀特性的時候，有時需要使用平均值的概念，以便處理問題簡單。
從（2-4）式可知，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化以等速變化進(jìn)行時，則可表示：
如果能忽略渦流的影響，則磁場強(qiáng)度H的平均值取決于導(dǎo)磁體材料的性質(zhì)。變壓器初級線圈內(nèi)的磁化電流 的增長與H成正比。在特性曲線的直線段內(nèi)磁場強(qiáng)度H、磁化電流 和磁感應(yīng)強(qiáng)度B都以線性變化。
脈沖電壓作用結(jié)束后( t > τ )，變壓器中的磁化電流將按變壓器的輸出電路特性，即電路參數(shù)確定的規(guī)律下降，變壓器鐵芯內(nèi)的磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度也相應(yīng)減弱，此時，在變壓器線圈內(nèi)會產(chǎn)生反極性電壓，即反電動勢。變壓器的輸出電路特性實(shí)際上就是第一章中已經(jīng)詳細(xì)介紹過的正、反激電壓輸出電路特性。
上面分析雖然都是以單極性脈沖輸入為例，但對雙極性脈沖輸入同樣有效；在方法上，只須把雙極性脈沖輸入看成是兩個單極性脈沖分別輸入即可。
開關(guān)變壓器分單激式開關(guān)變壓器和雙激式開關(guān)變壓器，兩種開關(guān)變壓器的工作原理和結(jié)構(gòu)并不是完全一樣的。單激式開關(guān)變壓器的輸入電壓是單極性脈沖，并且還分正反激電壓輸出；而雙激式開關(guān)變壓器的輸入電壓是雙極性脈沖，一般是雙極性脈沖電壓輸出。
另外，為了防止磁飽和，在單激式開關(guān)變壓器的鐵芯中一般都要留氣隙；而雙激式開關(guān)變壓器的鐵芯磁感應(yīng)強(qiáng)度變化范圍相對來說比較大，一般不容易出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象，因此，一般都不用留氣隙。
單激式開關(guān)變壓器還分正激式和反激式兩種，對兩種開關(guān)變壓器的技術(shù)參數(shù)要求也不一樣；對正激式開關(guān)變壓器的初級電感量要求比較大，而對反激式開關(guān)變壓器初級電感量的要求，其大小還與輸出功率有關(guān)。
雙激式開關(guān)變壓器鐵芯的磁滯損耗比較大，而單激式開關(guān)變壓器鐵芯的磁滯損耗比較小。這些參數(shù)基本上都與變壓器鐵芯的磁化曲線有關(guān)，因此，下面首先對變壓器鐵芯的磁化過程進(jìn)行詳細(xì)分析。
[page]
2-1-3．脈沖序列對單激式開關(guān)變壓器鐵芯的磁化
為了簡單起見，我們把單激式變壓器開關(guān)電源等效成如圖2-1所示電路，其中我們把直流輸入電壓通過控制開關(guān)通、斷的作用，看成是一序列直流脈沖電壓，即單極性脈沖電壓，直接給開關(guān)變壓器供電。這里我們特別把變壓器稱為開關(guān)變壓器，以表示圖2-1所示電路與一般電源變壓器電路在工作原理方面是有區(qū)別的。
在一般的電源變壓器電路中，當(dāng)電源變壓器兩端的輸入電壓為0時，表示輸入端是短路的，因?yàn)殡娫磧?nèi)阻可以看作為0；而在開關(guān)變壓器電路中，當(dāng)開關(guān)變壓器兩端的輸入電壓為0時，表示輸入端是開路的，因?yàn)殡娫磧?nèi)阻可以看作為無限大。
在圖2-1中，當(dāng)一組序列號為1、2、3、…的直流脈沖電壓分別加到開關(guān)變壓器初級線圈a、b兩端時，在開關(guān)變壓器的初級線圈中就會有勵磁電流流過，同時，在開關(guān)變壓器的鐵芯中就會產(chǎn)生磁場，在磁場強(qiáng)度為H的磁場作用下又會產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁力線通量，簡稱磁通，用“ ”表示。
在變壓器鐵芯中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B或磁通 受磁場強(qiáng)度H的作用而發(fā)生變化的過程，稱為磁化過程；因此，用來描述磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場強(qiáng)度H之間對應(yīng)變化的關(guān)系曲線，人們都把它稱為磁化曲線。圖2-2是單激式開關(guān)變壓器鐵芯被磁化時，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場強(qiáng)度H之間對應(yīng)變化的關(guān)系曲線圖。
在分析變壓器鐵芯的磁化過程中，經(jīng)常使用磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通密度這兩個名稱，前面已經(jīng)提到，這兩個名稱在本質(zhì)上沒區(qū)別的，可以互相通用，不同場合使用不同名稱，只是為了使用方便。
如果開關(guān)變壓器的鐵芯在這之前從來沒有被任何磁場磁化過，并且開關(guān)變壓器的伏秒容量足夠大，那么，當(dāng)?shù)谝粋€直流脈沖電壓加到變壓器初級線圈a、b兩端時，在變壓器初級線圈中將有勵磁電流流過，并在變壓器鐵芯中產(chǎn)生磁場。
在磁場強(qiáng)度H的作用下，變壓器鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B將會按圖2-2中0-1磁化曲線上升；當(dāng)?shù)谝粋€直流脈沖電壓將要結(jié)束時，磁場強(qiáng)度達(dá)到第一個最大值Hm1，同時磁感應(yīng)強(qiáng)度將會被磁場強(qiáng)度磁化到第一個最大值Bm1 ；由此產(chǎn)生一個磁感應(yīng)強(qiáng)度增量ΔB， 。磁感應(yīng)強(qiáng)度增加，表示流過變壓器初級線圈中的勵磁電流產(chǎn)生的磁場在對變壓器鐵芯進(jìn)行充磁。
[page]
當(dāng)序列脈沖電壓加到開關(guān)變壓器初級線圈a、b兩端時，在變壓器鐵芯中會產(chǎn)生的磁場，這磁場完全是由流過變壓器初級線圈的勵磁電流產(chǎn)生的，流過變壓器初級線圈的勵磁電流為：
（2-8）式中，
為流過變壓器初級線圈的勵磁電流，U為加到變壓器初級線圈兩端的電壓，L1為變壓器初級線圈的電感量，t為時間， 
為初始電流，即t = 0時刻流過變壓器初級線圈的勵磁電流。
當(dāng)序列脈沖電壓加到開關(guān)變壓器初級線圈a、b兩端時，如果脈沖序列的占空系數(shù)（占空比）D滿足磁化電流在后一個脈沖進(jìn)入前下降為零，即：（2-8）式中的 ，則流過變壓器初級線圈電流為臨界連續(xù)或不連續(xù)狀態(tài)，磁化曲線如圖2-2所示。
如果在后一個脈沖進(jìn)入前，磁化電流不為零，即：（2-8）式中的 ，此時，磁場強(qiáng)度的初始值也不等于0，即：H(0)>0 ，開關(guān)電源工作于電流連續(xù)狀態(tài)，占空比 ，相當(dāng)于在開關(guān)變壓器的初級線圈或次級線圈中設(shè)置了一個偏置電流，圖2-2中的B軸則需要向右平移一段距離。
當(dāng)?shù)谝粋€直流脈沖結(jié)束以后，由于加于開關(guān)變壓器初級線圈的電壓為0（開路），流過開關(guān)變壓器初級線圈中的電流將為0（回路被切斷），但由于開關(guān)變壓器鐵心中的磁通 不能因變壓器初級線圈中勵磁電流為0而產(chǎn)生突變，此時，開關(guān)變壓器鐵心中存儲的能量（磁能）將在變壓器的初、次級線圈中產(chǎn)生反電動勢（反激輸出），此時，在變壓器的初、次級線圈回路中都有電流流過。
流過變壓器次級線圈的電流會給負(fù)載電阻提供功率輸出，與此同時，流過變壓器次級線圈的電流又會在開關(guān)變壓器鐵芯中產(chǎn)生反向磁場，使開關(guān)變壓器鐵芯退磁；而流過初級線圈的電流還會對初級線圈中的漏感和分布電容進(jìn)行充、放電，當(dāng)負(fù)載較輕時，漏感和分布電容在進(jìn)行充、放電的過程中會在初級線圈回路中產(chǎn)生高頻振蕩，同樣，流過初級線圈的電流也會在開關(guān)變壓器鐵芯中產(chǎn)生反向磁場，使開關(guān)變壓器鐵芯退磁。
反電動勢的大小與變壓器初、次級線圈回路中等效電阻的大小有關(guān)，還與勵磁電流在開關(guān)變壓器鐵芯中產(chǎn)生磁場存儲的能量大小有關(guān)，即與
的大小也有關(guān)。
由于反電動勢產(chǎn)生的感應(yīng)電流會在變壓器鐵芯中產(chǎn)生反向磁場，使變壓器鐵芯退磁，磁場強(qiáng)度H開始由第一最大值Hm1逐步下降到0；但變壓器鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B并不是按充磁時的0-1磁化曲線原路返回，跟隨磁場強(qiáng)度下降到零；而是按另一條新的磁化曲線1-2返回到2點(diǎn)，即：返回到第一個剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br1處。因此，人們都習(xí)慣地把磁感應(yīng)強(qiáng)度位于2點(diǎn)的值，稱為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度（或剩余磁通密度），簡稱“剩磁”。變壓器鐵芯有剩磁，說明變壓器鐵芯有記憶特性，這是鐵磁材料的基本特性。
磁場強(qiáng)度H下降到零，但變壓器鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B不能跟隨磁場強(qiáng)度下降到零，而只能下降到原磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線上的某個值（剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度），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(dāng)?shù)诙€直流脈沖加到變壓器初級線圈a、b兩端時，變壓器鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B將按圖2-2中新的磁化曲線2-3上升，磁感應(yīng)強(qiáng)度被磁場強(qiáng)度磁化到第二個最大值Bm2，使磁感應(yīng)強(qiáng)度產(chǎn)生一個增量ΔB，
。
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，又會使磁感應(yīng)強(qiáng)度按另一條新的退磁化曲線3-4返回到第二個剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br2處；當(dāng)然，Br2同樣也只是變壓器鐵芯被退磁時磁感應(yīng)強(qiáng)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感應(yīng)強(qiáng)度增加一個增量ΔB ，即：
（2-9）式中，ΔB為磁感應(yīng)強(qiáng)度增量。由于輸入脈沖的幅度U和寬度τ分別與磁感應(yīng)強(qiáng)度增量ΔB和磁場強(qiáng)度增量ΔH的大小相對應(yīng)，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，則流過變壓器次級線圈回路中的電流也不變，這只是在導(dǎo)磁率為常數(shù)的情況下；但由于導(dǎo)磁率不是一個常數(shù)，即變壓器鐵芯磁化曲線的非線性，致使經(jīng)過若干個脈沖序列之后，開關(guān)變壓器鐵芯中的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度 和剩磁 就會相對穩(wěn)定在某個值上。此時剩磁 對應(yīng)每個輸入直流脈沖的起點(diǎn)（0電壓），而最大磁感應(yīng)強(qiáng)度 對應(yīng)每個直流脈沖的終點(diǎn)（電壓最大值）。
由于流過變壓器次級線圈回路中的電流會在開關(guān)變壓器鐵芯中產(chǎn)生反磁通，會對開關(guān)變壓器的鐵芯起退磁作用，因此，開關(guān)變壓器鐵芯中的剩磁 和最大磁感應(yīng)強(qiáng)度 在磁化曲線上的位置，除了與輸入脈沖的幅度U以及寬度τ的大小有關(guān)外，還與流過開關(guān)變壓器次級線圈回路中的電流大小有關(guān)；而流過開關(guān)變壓器次級線圈回路中的電流除了與負(fù)載大小有關(guān)外，還與輸入直流脈沖的占空比D的大小也有關(guān)。
由此可知，開關(guān)變壓器鐵芯中的剩磁 和最大磁感應(yīng)強(qiáng)度 在磁化曲線上的位置，與輸入脈沖的幅度U和寬度τ，以及占空比D的大小和輸出負(fù)載的大小，均有關(guān)系......
未完待續(xù)：下文將接著為大家介紹：《脈沖序列對單激式開關(guān)變壓器鐵心的磁化》的余下內(nèi)容以及“開關(guān)變壓器鐵芯的導(dǎo)磁率”、“變壓器鐵心的初始磁化曲線”，請耐心等待......
——關(guān)于變壓器初、次級線圈會同時產(chǎn)生反電動勢對變壓器鐵芯進(jìn)行退磁的概念，請參考第一章《1-5-1．單激式變壓器開關(guān)電源的工作原理》部分的內(nèi)容。
相關(guān)閱讀：
陶老師談：單激式變壓器開關(guān)電源的工作原理
http://m.tzzsdz.com/power-art/80022120
反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源的工作原理及電路參數(shù)的計算
——陶顯芳老師談開關(guān)電源原理與設(shè)計
http://m.tzzsdz.com/power-art/80022150
串聯(lián)式開關(guān)電源工作原理及電路參數(shù)的計算
——陶顯芳老師談開關(guān)電源原理與設(shè)計
http://m.tzzsdz.com/power-art/80022144
陶顯芳老師談開關(guān)電源原理與設(shè)計
http://m.tzzsdz.com/power-art/80021940
