變壓器和電感——匝數(shù)因素

1、磁場(chǎng)強(qiáng)度H

2、變壓器——匝數(shù)N對(duì)磁密的影響

變壓器不能做為儲(chǔ)能的作用，它只是做為一個(gè)電氣隔離和變壓的磁性元器件，承擔(dān)能量的同步傳輸轉(zhuǎn)移，所以變壓器勵(lì)磁電感不可能工作在連續(xù)模式（CCM），即勵(lì)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(xù)模式（DCM）或者臨界連續(xù)模式（BCM），這兩種模式就保持了變壓器勵(lì)磁電感的伏秒積平衡，使得磁場(chǎng)不會(huì)在勵(lì)磁電感中累積，從而避免了勵(lì)磁飽和問(wèn)題。

CCM：電流在每個(gè)周期（Ts）結(jié)束時(shí)，電流不會(huì)回到零點(diǎn)，記住是零點(diǎn)，而不是電感電流勵(lì)磁和去磁的平衡點(diǎn)，即上圖中紅色箭頭所指地方。

BCM：電流在每個(gè)周期（Ts）結(jié)束時(shí)，電流剛好回到零點(diǎn)。

DCM：電流在每個(gè)周期（Ts）結(jié)束之前，電流已經(jīng)回到零點(diǎn)。

匝數(shù)對(duì)變壓器勵(lì)磁電感的飽和影響，首先從法拉第電磁感應(yīng)定律開(kāi)始

法拉第電磁感應(yīng)定律

以方波電壓為激勵(lì)電壓

單向磁化的拓?fù)洹獑味苏ぃ簽榱丝煽咳ゴ诺囊螅?*****占空比不能超過(guò)0.5，所以******占空比為如下：

單向磁化的磁通密度△B：

從公式得出，當(dāng)其它量保持不變時(shí)，匝數(shù)增加，磁通密度是反比例關(guān)系，所以變壓器匝數(shù)增加，磁通密度減小，便有利于飽和余量的增加。

對(duì)于雙向磁化的拓?fù)洹霕?、全橋、推挽，磁通密度分母系?shù)是"4"，其余相同。

拓?fù)湎禂?shù)：?jiǎn)味舜呕?2"；雙向磁化"4"

3、電感——匝數(shù)N對(duì)磁密的影響

電感電流直接的關(guān)系是負(fù)載電流，負(fù)載電流不是設(shè)計(jì)出來(lái)的，而是有外部負(fù)載決定的，如下Buck電路中L是儲(chǔ)能濾波電感。

對(duì)于電感，由于電流是由負(fù)載決定的，我們能夠設(shè)計(jì)的僅僅是和電感量相關(guān)的電流紋波率，所以由如下安培環(huán)路定理得知，匝數(shù)增加，相同負(fù)載電流下，磁場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)增加，相應(yīng)的磁密也會(huì)增大，從而更加接近飽和磁通密度。

所以電感增加匝數(shù)，意味著電感量增加的同時(shí)，產(chǎn)生磁場(chǎng)的能力會(huì)增強(qiáng)，電感會(huì)增加飽和的風(fēng)險(xiǎn)。

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(chǔ)能量，所以它更像是一個(gè)電壓型磁性元器件，勵(lì)磁電感中只是一小部分勵(lì)磁能量，兩端電壓越高，磁密會(huì)越大，匝數(shù)是減小勵(lì)磁磁密的一個(gè)手段。而電感，直接相關(guān)的是負(fù)載，所以它就更像是一個(gè)電流型磁性元器件，電流越大它的磁密會(huì)越大，匝數(shù)越多，磁密會(huì)越大，它扮演的是儲(chǔ)能濾波的角色。

我們知道，電感的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生磁場(chǎng)的能力，所以電感量越大，相同條件下磁密就越大，匝數(shù)越多電感量就越大，但對(duì)變壓器來(lái)說(shuō)，由于勵(lì)磁電流和負(fù)載電流無(wú)任何關(guān)系，恰恰，勵(lì)磁電感越大會(huì)使得勵(lì)磁電流越小，從而減小了磁密，這就是匝數(shù)的增加為什么能夠減小磁密的原因了。

電感是負(fù)載電流關(guān)聯(lián)器件，匝數(shù)增加，磁場(chǎng)會(huì)不斷增加，從而匝數(shù)反而會(huì)引起電感的飽和問(wèn)題。從下圖看一個(gè)磁環(huán)電感安匝數(shù)A.T即N.I，隨著安匝增加，電感系數(shù)不斷減小，電感量下降，這個(gè)說(shuō)明了電感磁化不斷趨于飽和磁化。

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