1、磁場強度H
2、變壓器——匝數N對磁密的影響
變壓器不能做為儲能的作用,它只是做為一個電氣隔離和變壓的磁性元器件,承擔能量的同步傳輸轉移,所以變壓器勵磁電感不可能工作在連續模式(CCM),即勵磁電感不可能存在直流偏置成分,它的工作模式通常是在斷續模式(DCM)或者臨界連續模式(BCM),這兩種模式就保持了變壓器勵磁電感的伏秒積平衡,使得磁場不會在勵磁電感中累積,從而避免了勵磁飽和問題。
CCM:電流在每個周期(Ts)結束時,電流不會回到零點,記住是零點,而不是電感電流勵磁和去磁的平衡點,即上圖中紅色箭頭所指地方。
BCM:電流在每個周期(Ts)結束時,電流剛好回到零點。
DCM:電流在每個周期(Ts)結束之前,電流已經回到零點。
匝數對變壓器勵磁電感的飽和影響,首先從法拉第電磁感應定律開始
法拉第電磁感應定律
以方波電壓為激勵電壓
單向磁化的拓撲——單端正激:為了可靠去磁的要求,最大占空比不能超過0.5,所以最大占空比為如下:
單向磁化的磁通密度△B:
從公式得出,當其它量保持不變時,匝數增加,磁通密度是反比例關系,所以變壓器匝數增加,磁通密度減小,便有利于飽和余量的增加。
對于雙向磁化的拓撲——半橋、全橋、推挽,磁通密度分母系數是“4”,其余相同。
拓撲系數:單端磁化是“2”;雙向磁化“4”
3、電感——匝數N對磁密的影響
電感電流直接的關系是負載電流,負載電流不是設計出來的,而是有外部負載決定的,如下Buck電路中L是儲能濾波電感。
對于電感,由于電流是由負載決定的,我們能夠設計的僅僅是和電感量相關的電流紋波率,所以由如下安培環路定理得知,匝數增加,相同負載電流下,磁場強度會增加,相應的磁密也會增大,從而更加接近飽和磁通密度。
所以電感增加匝數,意味著電感量增加的同時,產生磁場的能力會增強,電感會增加飽和的風險。
所以,我們看變壓器,由于它的功能是變壓、隔離、同步傳輸能量,并不存儲能量,所以它更像是一個電壓型磁性元器件,勵磁電感中只是一小部分勵磁能量,兩端電壓越高,磁密會越大,匝數是減小勵磁磁密的一個手段。而電感,直接相關的是負載,所以它就更像是一個電流型磁性元器件,電流越大它的磁密會越大,匝數越多,磁密會越大,它扮演的是儲能濾波的角色。
我們知道,電感的實質是產生磁場的能力,所以電感量越大,相同條件下磁密就越大,匝數越多電感量就越大,但對變壓器來說,由于勵磁電流和負載電流無任何關系,恰恰,勵磁電感越大會使得勵磁電流越小,從而減小了磁密,這就是匝數的增加為什么能夠減小磁密的原因了。
電感是負載電流關聯器件,匝數增加,磁場會不斷增加,從而匝數反而會引起電感的飽和問題。從下圖看一個磁環電感安匝數A.T即N.I,隨著安匝增加,電感系數不斷減小,電感量下降,這個說明了電感磁化不斷趨于飽和磁化。
責任編輯人:CC
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