脉冲变压器铁芯

文章摘要：脉冲变压器是用来传输脉冲的变压器。当一系列脉冲持续时间为td (ms)、脉冲幅值电压为Um (V)的单极性脉冲电压加到匝数为N 的脉冲变压器绕组上时,在每一个脉冲结束时,铁芯中的磁感应强度增量ΔB (T)为: ΔB = Um td / NSc × 10-2 其中Sc为铁芯的有效截面积(cm2).即磁感应强度增量ΔB 与脉冲电压的面积(伏秒乘积)成正比.对输出单向脉冲时,ΔB=Bm-Br , 如果在脉冲变压器铁芯上加去磁绕组时,ΔB = Bm + Br .在脉冲状态下,由动态脉冲磁滞回线的ΔB 与相应的ΔHp 之比为脉冲磁导率mp.理想的脉冲波形是指矩形脉冲波,由于电路的参数影响,的脉冲波形与矩

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　　脉冲变压器是用来传输脉冲的变压器。当一系列脉冲持续时间为td (ms)、脉冲幅值电压为Um (V)的单极性脉冲电压加到匝数为N 的脉冲变压器绕组上时,在每一个脉冲结束时,铁芯中的磁感应强度增量ΔB (T)为: ΔB = Um td / NSc × 10-2 其中Sc为铁芯的有效截面积(cm2).即磁感应强度增量ΔB 与脉冲电压的面积(伏秒乘积)成正比.对输出单向脉冲时,ΔB=Bm-Br , 如果在脉冲变压器铁芯上加去磁绕组时,ΔB = Bm + Br .在脉冲状态下,由动态脉冲磁滞回线的ΔB 与相应的ΔHp 之比为脉冲磁导率mp.理想的脉冲波形是指矩形脉冲波,由于电路的参数影响,的脉冲波形与矩形脉冲有所差异,经常会发生畸变。比如脉冲前沿的上升时间tr 与脉冲变压器的漏电感Ls、绕组和结构零件导致的分布电容Cs 成比例,脉冲顶降λ 与励磁电感Lm成反比,另外涡流损耗因素也会影响输出的脉冲波形。

　　脉冲变压器的漏电感 Ls = 4βπN21 lm / h

　　脉冲变压器的初级励磁电感 Lm = 4mπp Sc N2 / l ×10-9

　　涡流损耗 Pe = Um d2td lF / 12 N21 Scρ
　
　　β为与绕组结构型式有关的系数,lm为绕组线圈的平均匝长,h 为绕组线圈的宽度,N1为初级绕组匝数,l为铁芯的平均磁路长度,Sc为铁芯的截面积,mp为铁芯的脉冲磁导率,ρ 为铁芯材料的电阻率,d为铁芯材料的厚度,F为脉冲重复频率。

　　从以上公式可以看出,在给定的匝数和铁芯截面积时,脉冲宽度愈大,要求铁芯材料的磁感应强度的变化量ΔB 也越大;在脉冲宽度给定时,提高铁芯材料的磁感应强度变化量ΔB,可以大大减少脉冲变压器铁芯的截面积和磁化绕组的匝数,即可缩小脉冲变压器的体积.要减小脉冲波形前沿的失真,应尽量减小脉冲变压器的漏电感和分布电容,为此需使脉冲变压器的绕组匝数尽可能的少,这就要求使用具有较高脉冲磁导率的材料.为减小顶降,要尽的提高初级励磁电感量Lm,这就要求铁芯材料具有较高的脉冲磁导率mp.为减小涡流损耗,应选用电阻率高、厚度尽量薄的软磁带材作为铁芯材料,尤其是对重复频率高、脉冲宽度大的脉冲变压器更是如此。
脉冲变压器对铁芯材料的要求为:

　　① 高饱和磁感应强度Bs 值;
　　② 高的脉冲磁导率,能用较小的铁芯尺寸获得足够大的励磁电感;
　　③ 大功率单极性脉冲变压器要求铁芯具有大的磁感应强度增量ΔB,使用低剩磁感应材料;当采用附加直流偏磁时,要求铁芯具有高矩形比,小矫顽力Hc。
　　④ 小功率脉冲变压器要求铁芯的起始脉冲磁导率高;
　　⑤ 损耗小。

　　铁氧体磁芯的电阻率高、频率范围宽、成本低,在小功率脉冲变压器中应用较多,但其ΔB和mp 均较低,温度稳定性差,一般用于对顶降和后沿要求不高的场合。

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