什么是磁飽和

　　磁飽和是一種磁性材料的物理特性，磁飽和產(chǎn)生后，在有些場(chǎng)合是有害的，但有些場(chǎng)合有時(shí)有益的。比方磁飽和穩(wěn)壓器，就是利用鐵心的磁飽和特性達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的的。電源變壓器，如果加上的電壓大大超過額定電壓，則電流劇增，變壓器很快就會(huì)發(fā)熱燒毀。

　　假定有一個(gè)電磁鐵，通上一個(gè)單位電流的時(shí)候，產(chǎn)生的磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度是1，電流增加到2的時(shí)候，磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)增加到2.3，電流是5的時(shí)候，磁感應(yīng)強(qiáng)度是7，但是電流到6的時(shí)候，磁感應(yīng)強(qiáng)度還是7，如果進(jìn)一步增加電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度都是7不再增加了，這時(shí)就說，電磁鐵產(chǎn)生了磁飽和。

　　有磁芯的電感器有磁飽和問題，在電感器中加鐵氧體或其他導(dǎo)磁材料的磁芯，可以利用其高導(dǎo)磁率的特點(diǎn)，增大電感量減少匝數(shù)減小體積和提高效率。但是由于導(dǎo)磁材料物理結(jié)構(gòu)的限制，通過的磁通量是不可以無限增大。通過一定體積導(dǎo)磁材料的磁通量大到一定數(shù)量將不再增加，不管你再增加電流或匝數(shù)，就達(dá)到磁飽和了。尤其在有直流電流的回路中，如果其直流電流已經(jīng)使磁芯飽和，電流中的交流分量將不能再引起磁通量的變化。電感器就失去了作用。

　　磁飽和的危害

　　一旦發(fā)生磁飽和，對(duì)開關(guān)電源的危害性極大，輕則使元器件過熱，重則會(huì)損壞元器件。在磁飽和時(shí)，一次繞組的電感量Lp明顯降低，以至于一次繞組的直流電阻（銅阻）和內(nèi)部功率開關(guān)管MOSFET的功耗迅速增加，導(dǎo)致一次側(cè)電流急劇增大，有可能TOPSwitch的內(nèi)部的限流電路還來不及保護(hù)，MOSFET就已經(jīng)損壞。發(fā)生磁飽和和故障時(shí)主要表現(xiàn)在：

　　1、高頻變壓器很燙，TOPSwitch芯片過熱；

　　2、當(dāng)負(fù)載加重時(shí)輸出電壓迅速跌落，達(dá)不到設(shè)計(jì)輸出功率。

　　為了防止高頻變壓器磁飽和主要是適當(dāng)減小一次繞組的匝數(shù)。此外，盡量選擇尺寸較大的磁心并且給磁心留出一定的氣隙寬度，也能防止磁心進(jìn)入磁飽和狀態(tài)。

　　變壓器產(chǎn)生磁飽和原因

　　通常是因?yàn)槔@組中流過很大直流分量，特別是脈沖寬度調(diào)節(jié)不當(dāng)時(shí)，極易引起鐵芯（磁芯）飽和，采取辦法是在鐵芯舌間墊適當(dāng)厚度非磁絕緣物，往往是紙片，以增加磁回路磁阻，減緩鐵芯飽和速度，使開關(guān)電源變壓器獲得良好線性。磁性元件（變壓器飽和）熱飽和（超居里溫度）、磁通飽和（設(shè)計(jì)的Bm取值太高）、壓飽和（輸入電壓太高超出規(guī)定值）、過載飽和（超負(fù)荷）、開關(guān)電源變壓器反激式氣隙太小而造成開關(guān)電源變壓器飽和如果直流成分過高，造成偏磁，不能夠沿著磁滯回線回到初始狀態(tài)，所以累積，飽和，磁通密度急遽下降，變壓器掛掉。磁通密度過低，不能夠承受過高的直流分量，同上，變壓器掛掉。為什么直流分量過大？在PWM波形中，進(jìn)行傅立葉分解時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)有很重的直流分量。理論上，這種直流分量越少越好。

　　如：

　　在鐵磁性材料被磁化的過程中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B首先隨外部磁場(chǎng)強(qiáng)度H的增加而不斷增強(qiáng)，但是當(dāng)H超過一定數(shù)值時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B就趨近于某一個(gè)固定值，達(dá)到磁飽和狀態(tài)。典型的磁化曲線如圖所示，當(dāng)B≈Bp時(shí)就進(jìn)入臨界飽和區(qū)，當(dāng)B≈Bo時(shí)就到達(dá)磁飽和區(qū)。對(duì)開關(guān)電源而言，當(dāng)高頻變壓器內(nèi)的磁通量（Φ=BS）不隨外界磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大而顯著變化時(shí)，稱之為磁飽和狀態(tài)。因磁場(chǎng)強(qiáng)度H變化時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化很小，故磁導(dǎo)率顯著降低，磁導(dǎo)率u=△B/△H。此時(shí)一次繞組的電感量Lp也明顯降低。由圖可見，磁導(dǎo)率就等于磁化曲線的斜率，但由于磁化曲線是非線性的，因此u并不是一個(gè)常數(shù)。

　　變壓器磁飽和會(huì)出現(xiàn)哪些后果

　　在低壓情況下，短時(shí)的磁飽和會(huì)使元器件過熱，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)導(dǎo)致元器件損壞，但是在高壓情況下，一般會(huì)導(dǎo)致炸機(jī)。

　　在磁飽和時(shí)，一次繞組的電感量LP會(huì)明顯降低，這個(gè)時(shí)候一次繞組的直流電阻和內(nèi)部MOSFET管上的功耗迅速增加，導(dǎo)致一次側(cè)電流急劇增大。導(dǎo)致MOSFET管損壞。

　　發(fā)生磁飽和故障主要有：

　　（1）無輸出，或者輸出電流迅速下降

　　（2）輸入電流很大，且變壓器很燙，能看到有煙冒出等現(xiàn)象