7.磁感应强度B和磁场强度H的关系
磁感应强度和磁场强度都是反映磁场强弱和方向的物理量。
磁感应强度是根据在磁场中垂直运动的电荷受力这个特点出发,通过运动电 荷在磁场中受力大小及方向反映磁场的强弱及方向的。
磁场强度是根据两个磁荷间总有作用力这个特点为出发点,通过在磁场中放 探试点磁荷,根据点磁荷在该点受力大小和方向来反映磁场的强弱及方向的 。
也就是说,由于人们对磁的认识的观点不同而使对同一个物理现象用不同的 物理量来描述的。在磁荷观点中,为描述磁场的强弱而引入了磁场强度H, 而磁感应强度B是作为辅助量引入的;相反,在分子电流观点中,为描述磁 场的强弱而引入了磁感应强度B,而磁场强度H时作为辅助量引入的。 引入磁感应强度和磁场强度都只是表示磁场在某点的强弱及大小,磁场是自 然存在的,它在某点的大小和方向是客观存在的,不会因为表示的方法不同 而有所改变。
由磁场强度H的定义式可知:
上式中:μ0-绝对磁导率 μr-相对磁导率 μ-磁介质的磁导率 8.法拉第电磁感应定律
穿过单匝导线回路的磁通量变化时,会在导体回路中产生感应电动势,感应 电动势的大小与穿过回路磁通量的变化率dφ/ dt 成正比。 ε=-K dφ/ dt (12)
若全采用国际单位制,K=1 ε=-dφ/ dt
当为N匝导线组成的回路时
ε=-N dφ/ dt (13)
法拉第电磁感应定律表明,决定感应电动势大小的是磁通随时间的变化率, 而不是磁通量本身的大小,也就是说保持恒定大小的磁通量是不会产生感应 电动势的。 9.自感系数L
对于密绕N匝的线圈,电流I在各匝线圈中产生的磁通基本相同,线圈产生的 自感电动势为:
(14)式说明了自感电动势与自感磁链ψ的关系,而自感磁链与线圈中的电 流成正比:
ψ=L I (15)
式中,系数L称为自感系数,I与ψ均为由方向性的物理量,在合适的符号规 定下,可保证自感磁链与电流同时为正或同时为负,因而保证自感系数恒为 正。
代(15)入(14)得:
由该式可知,自感系数L在数值上等于单位电流引起的自感磁链,但是自感 系数就象电阻器的电阻一样,是该器件本身的一种属性,是自然存在的,和
是否有电流流过以及电流大小都无关,它只决定于线圈本身的大小,形状以 及周围介质等因素。
10.有效值,平均值(以电流为例)
11.次级有效值,平均值(以电流为例)
二、开关电源设计部分相关公式: 1.变比/匝数比:N
N = Np / Ns (20)
但是在设计变压器之前并不知道初次级线匝匝数,匝数比的确定很大程度上 取决于开关管的耐压值,由于输入最高直流电压,变压器的漏感和反射电压 一起确定了开关管在截止瞬间所要承受的最大的电压值,其中反射电压是由 输出电压和变比确定的,若开关管所能承受的最大电压为Vm,那么: Vm = Uinmax + N(V0+Vd) + Vpk + Vy (21) 式中:Uinmax-为最大直流输入电压
Vo- 输出电压 Vd-输出二极管管压降 Vp-漏感所产生的尖峰电压 Vy-安全电压裕量
其中,漏感电压可通过变压器制作工艺和增加阻容吸收电路来抑制;可 见,改变匝数比能控制开关管的威胁,对于220或380电网来说,开关管的耐 压已不成问题,在设计中常常根据反射电压直接确定匝数比; VoR = N(VO+VD) (22) 220V交流电压时,VoR常取150V左右 380V交流电压时,VoR常取200V左右 可根据具体情况调整即可。 2.初级匝数:Np 根据电磁感应定律
首先确定△B,△B的选择保证变压器正常工作时不会饱和,一般主要根据磁 性材料和开关电源频率决定,磁材确定Bs,开关频率影响磁耗,磁耗过大, 磁芯温升越高,一般磁芯从25℃到100℃,Bs下降30%,因此开关频率越高 ,△B占Bs的比例越小,以下是一个资料的建议: 频率f 最大工作磁通密度 <50kHz 0.5Bs <100 kHz 0.4Bs <500kHz 0.25Bs <1M kHz 0.1Bs