開關電源教程(33)：變壓器鐵芯磁滯損耗、渦流損耗的測量

2-1-1-12．單激式變壓器鐵芯磁滯損耗、渦流損耗的測量

我們在前面《2-1-1-8．開關電源變壓器磁滯損耗分析》章節中已經指出，變壓器鐵芯的磁滯損耗，實際上就是流過變壓器初級線圈勵磁電流產生的磁場在鐵芯中產生的一部分能耗；但并不是所有勵磁電流的能量都轉化為磁滯損耗，還有一部分勵磁電流的能量要轉化反電動勢輸出；因此，只要求出勵磁電流總的損耗，再減去反電動勢輸出的損耗，剩余之值就是磁滯損耗。

另外，我們在《2-1-1-10．開關電源變壓器渦流損耗分析》章節中已經求得，流過變壓器初級線圈中的勵磁電流iμ 為：

同時我們還求得，為了補償渦流產生的去磁場，由變壓器初級線圈另外提供的電流ib 為：

（2-65）和（2-66）式中， iμ 為勵磁電流；這里我們把 ib稱為渦流損耗電流； μa為變壓器鐵芯的平均導磁率；N變壓器初級線圈的匝數；L變壓器初級線圈的電感； δ為變壓器鐵芯片的厚度，或圓柱體鐵芯的直徑；S為變壓器鐵芯的面積； ρc為鐵芯片的電阻率； l為磁回路的平均長度；U為加到變壓器初級線圈兩端電壓的幅度（方波）； Rb為渦流損耗的等效電阻。

其中，iμ就是勵磁電流，也是產生磁滯損耗的電流， ib就是產生償渦流損耗的電流。 iμ和ib產生的磁場強度H（t）的曲線圖，請參考圖2-19，其等效電路，請參考圖2-20。

根據（2-65）式和（2-66）式以及圖2-19和圖2-20的分析結果，我們可以用圖2-25電路來測試單激式開關變壓器的磁滯損耗和渦流損耗，以及勵磁電流反激輸出的功耗。

其原理是，在變壓器初級線圈兩端加一方波電壓，然后測試流過變壓器初級線圈的電流i 以及反電動勢輸出功率Pr1；其中，i =iμ +ib ， pμ= Uiμ = pr1＋pc， Pμ為勵磁電流產生的功率，U為電源電壓，pc為磁滯損耗；通過它們之間這些關系很容易就可以間接測量出磁滯損耗和渦流損耗。圖2-25就是根據這個原理設計的。

圖2-25中，U是電源電壓，通過控制開關K不斷地接通和關斷，就可以把電源電壓調制成單極性電壓脈沖；N為變壓器初級線圈，D為反激輸出整流二極管；R1為反激輸出負載電阻；C1為濾波電容；R為取樣電阻，通過測量R兩端的電壓，就可以知道流過變壓器初級線圈的電流；取樣電壓被送到示波器Dp進行顯示。

圖2-26是圖2-25電路中變壓器初級線圈兩端電壓以及電流波形圖。圖2-25中，通過改變控制開關K的占空系數，可使變壓器初級線圈正好工作于電流臨界連續狀態或電流斷續狀態，即：流過變壓器初級線圈中的電流在下一次控制開關K接通之前為0。圖2-26中是控制開關K的占空系數約等于0.5時，變壓器初級線圈兩端的電壓和電流波形。當控制開關K的占空系數約為0.5時，圖2-25電路基本工作于電流臨界連續或電流微斷續狀態。