正激式开关电源变压器磁饱和机理分析与实验

张石磊 邹扬 张威 刘佳慧

（中国电子科技集团公司第43研究所 安徽省合肥市 230088）

1 概述

变压器是开关电源的关键元器件之一，其作用是电压变化、电流变化、功率传递、初次级隔离。变压器参数设计不合理，可能产生磁通饱和，导致开关电源工作异常。在环境温度较高的场合，变压器磁饱和更易产生。本文对开关电源变压器磁饱和特性进行分析，探究变压器参数设计与验证方法，以避免发生磁饱和。

开关电源变压器磁芯材料常使用软磁材料。软磁材料既易磁化，又易退磁。在较弱外磁场作用下，励磁时产生较高磁感应强度，退磁时产生较低的矫顽磁力。常用的软磁材料有电工纯铁、电工硅钢、铁镍软磁合金、铁钴钒软磁合金、软磁铁氧体等。开关电源中主要应用的软磁材料为铁氧体。本文主要研究以铁氧体材料为磁芯的变压器在开关电源应用中的磁饱和问题。

2 磁性材料饱和判断方法

磁性材料实际应用时，通过在磁芯上施加励磁电流，观测磁芯的磁化特性曲线来判断是否磁饱和。磁材生产厂商有专用测试仪器，测试不同使用工况下磁材的磁化特性。但测试工况与磁材实际使用情况存在差异，对于应用于开关电源的变压器，通常基于以下三种方法来判断变压器磁芯是否饱和。

2.1 理论计算法

根据厂家提供的磁材的特性参数，将变压器的实际工作状况进行理想化近似，根据设计的电感量和磁化电流的大小来确定其最大磁通量，判断其值是否超过磁材的饱和磁通量。……