磁饱和变压器的危害_磁饱和变压器的优缺点介绍

　　磁饱和变压器简介

　　磁饱和变压器又叫恒压变压器，不仅具有交流稳压、抗干扰、电压变换、过流保护等多种功能，而且结构简单、经济可靠研制和生产周期短，便于维护使用，自它问世以来，立即受到各方面的重视，在计算机、机床、照明、矿山、交通、电信、电视灯电子设备的电源中已逐步等到推广应用。磁饱和变压器从外观上看时一个单铁心结构，已普通变压器的区别仅在于;磁饱和变压器的初级线圈和次级线圈之间被一个带空气气隙的磁分路分开，另外输出线圈并联一个谐振电容。谐振电容线圈可以和输出线圈分开设置，以便用增高振荡电压的方法来减少所需的电容量。

　　磁饱和变压器的原理

　　磁饱和稳压器是利用铁芯的磁化曲线的非线性特性制成的。它的主要部分是一个饱和变压器，其铁芯截面与一般变压器不同，初级线圈的截面积大，为非饱和线圈;次级线圈的铁芯截面积小，为饱和线圈。当稳压器工作时，随着电源电压的增加，铁芯内磁通也随之增加。当次级铁芯内磁通达到饱和点时，电源电压再增加，增加的磁通只能漏到空气中，而次级铁芯内磁通基本上不再增加，所以次级线圈所产生的输出电压也就基本不变了，起到了稳压作用。

　　上述稳压器为使线圈达到饱和需要很大的磁化电流，而且电感线圈在交流电路中进行磁电转换的过程中，在电路中形成无效电流，由于电路中有电阻存在，势必增加电源的无功损耗，使稳压器工作效率不高。为解决这一问题，在磁饱和稳压器次级线圈两端并联一个电容器，构成并联谐振回路，构成谐振式磁饱和稳压器。当电源频率与谐振回路的固有频率相等时，即可产生振荡，从理论上讲，谐振回路内电流无限大，因此使饱和铁芯很快饱和。当谐振回路产生振荡时，其阻抗视为无限大，因而谐振电路两端电流很小，减少了电源的供电功率，提高了稳压器的效率。原理图见图1所示：

　　图中，铁芯面积大的一边为非饱和区，面积较少的为饱和区，L3称为电压补偿绕组。一般来说简单型交流稳压器的缺点为输入电压变化会引起输出电压较大的变化，为此，我们工程上采取将非饱和区的一部分电压与输出电压反向串接，抵消变化部分。L3和L1绕在非饱和铁芯，L3与L2串联，单电压方向相反，从而补偿了输出电压的V0的变化，使之趋于稳定。我们知道电感上电流比电压相位滞后90°，电容上电流比电压超前90°，如果电感和电容并联，加上同一个电压电感上的支路电流与电容上的支路电流相互抵消，当二者大小相等时，尽管各自数值较大，但是供给该并联回路的总电流却很小，这种现象我们称之为并联谐振。铁磁谐振的最大实用价值在于不要很大的输入电流即可让铁磁回路呈现饱和，从而克服了稳压电源电路需要从电网吸收电流过大的缺点。

　　因此，我们把具有磁饱和性能的电源变压器称之为磁饱和变压器又叫恒压变压器，它不仅具有交流稳压、抗干扰、电压变换、过流保护等多种功能，而且结构简单、经济可靠，便于维护使用。自它问世以来，就得到了广泛的应用，在工矿企业、医疗卫生、交通、电信、广播电视等设备的电源中均有应用。磁饱和变压器从外观上看是一个单铁芯结构，与普通电源变压器的区别仅在于：磁饱和变压器的初级线圈和次级线圈之间被一个带空气气隙的磁分路分开，另外输出线圈并联一个谐振电容，而且谐振电容线圈可以和输出线圈分开设置，以便利用提高振荡电压的方法来减少所需的电容量，尤其在磁饱和变压器设计用于次级多组低压输出，谐振电容要和次级谐振线圈分开设置。

　　磁饱和变压器的优点

　　1.结构简单，可靠性高

　　2.电压稳定度高，稳压范围宽，在额定负载的情况下，当输入电压在额定值的±20%的范围内变化时，输出电压稳压精度可限制在±1%范围内，特别值得注意的是，磁饱和变压器的稳压范围与输出负荷量有关，当输出负荷减少时，稳定范围可相应加宽，磁饱和变压器的稳定范围与负荷量有关，这一特点是任何其他形式的电子稳压器无法比拟的，这使它特别适用于电网电压波动大的场合。

　　3.磁饱和变压器具有较强的抗干扰的能力磁饱和变压器的电路形式实际善相当于谐振滤波器，据有低通滤波器的性能，可以抗几百到几万赫兹频率的干扰。

　　4.具有普通变压器的功能：磁饱和变压器一普通变压器一样具有初次和次级隔离、变压、多组输出等功能

　　5.输出功率保护：当磁饱和变压器的输出功率超出设计功率时，其输出电压就失去稳定功能，开始呈下垂特性，于此同时输入功率并不增加，但输出短路时，输出电压为零，输出电流小于额定输出电流的1.5-2倍，而输入电流不增加，磁饱和变压器长期短路不会烧毁。

　　磁饱和变压器的缺点

　　1.批量产品一致性差

　　2.输出特性差

　　3.输出波形不好

　　4.频率特性差

　　5.温升高，噪音大。

　　磁饱和变压器的危害

　　一旦发生磁饱和，对开关电原的危害性极大，轻则使元器件过热，重则会损坏元器件。在磁饱和时，一次绕组的电感量LP明显降低，以至于一次绕组的直流电阻（铜阻）和内部功率开关管MOSFET的功耗迅速增加，导致一次侧电流急剧增大，有可能TOPSwitch的内部的限流电路还来不及保护，MOSFET就已经损坏。发生磁饱和和故障时主要表现在：

　　1、高频变压器很烫，TOPSwitch芯片过热;

　　2、当负载加重时输出电压迅速跌落，达不到设计输出功率。

　　为了防止高频变压器磁饱和主要是适当减小一次绕组的匝数。此外，尽量选择尺寸较大的磁心并且给磁心留出一定的气隙宽度，也能防止磁心进入磁饱和状态。