什么是变压器的磁滞损耗？
在实践电路中，磁场强度是由励磁电流经过变压器初级线圈发作的，所谓的励磁电流，便是让变压器铁芯进行充磁和消磁的电流。由（2-24）式很简略看出，虚线a-b-c-d-e-f-a圈起来的面积所对应的便是磁滞损耗的能量；即：磁滞损耗能量的巨细与磁滞回线的面积成正比。
因为输入沟通脉冲在一个周期内，变压器铁芯中的磁通密度正好沿着磁滞回线跑了一圈，因而，咱们能够在一个周期的时刻规模内对（2-24）进行积分，即可求得变压器铁芯在一个周期内的磁滞损耗为：
A = k&TImes;E&TImes;Iμ&TImes;T= k E&TImes; Iμ/f （2-25）
（2-25）式中，A为一个周期内变压器铁芯的磁滞损耗，单位是焦耳；E为单位长度导线所发作的感应电动势，单位为伏； Iμ为励磁电流的均匀值，单位为安培；T为输入沟通电压的周期，单位为秒，f为脉冲频率，或开关电源的作业频率，单位为赫兹；k为份额系数，它是一个与选用单位制和变压器铁芯面积、体积以及初级线圈匝数等参数相关的常量。在（2-21）、（2-22）、（2-23）、（2-24）式中，没有份额系数k，是为了使问题简略，便于剖析。
这儿趁便指出，（2-25）式中，咱们直接把A用来表明磁滞损耗能量，是因为磁滞损耗能量的巨细与磁滞回线的面积成正比，但不是表明磁滞损耗的能量就等于面积A，两者是有本质区别的。因而，份额系数k在这儿非常重要，经过它，能够把相互对应的联系用等号连接起来。
把（2-25）式两头乘以频率f，即可得到磁滞损耗的功率表达式：
Pμ＝fA=kEIμ （2-26）
（2-26）式中， Pμ为磁滞损耗功率；f为输入沟通电压的频率；k为份额系数，k与变压器铁芯的面积、体积以及初级线圈匝数相关；E为单位长度导线所发作的感应电动势； Iμ为励磁电流的均匀值。
由（2-21）、（2-22）、（2-23）、（2-24）、（2-25）式咱们又能够看出：磁滞损耗的巨细与磁通密度增量的平方成正比，与导磁率成反比。因为磁滞损耗的巨细与磁通密度增量的平方成正比，这也意味着磁滞损耗的巨细与输入电压的平方成正比；因为，输入电压正比于磁通密度改动速率ΔB/Δt。别的从（2-26）式还能够看出，磁滞损耗与频率成正比。
从（2-23）、（2-24）、（2-25）、（2-26）式能够看出，开关变压器的磁滞损耗首要是由励磁电流发作的，但并不是一切流过变压器初级线圈的电流都是归于励磁电流，或一切的励磁电流都会转化为磁滞损耗；这一点后边还会进一步阐明。
由（2-21）、（2-22）、（2-23）、（2-24）、（2-25）、（2-26）式可知，如要核算变压器铁芯的磁滞损耗，只需求核算变压器铁芯磁滞回线面积的巨细，然后经过它们的对应联系，就能够求出变压器铁芯的磁滞损耗。因为各种变压器铁芯磁滞回线的形状各不相同，而且磁滞回线的面积与磁通密度增量以及导磁率和作业频率或脉冲宽度均相关，要准确核算各种变压器铁芯磁滞回线的面积是比较困难的；因而，在实践运用中咱们能够选用比较简略的均匀值预算方法。
为此，咱们把图2-6改画成图2-13，以便用来预算变压器铁芯的磁滞回线面积。在图2-13中，假如咱们把磁滞回线面积界说为面积S，把面积：Br×Hc×4界说为面积S0（图2-13中暗影部分），Bm×Hm×4界说为面积S1，那么就有：
S0 《 S 《 S1 （2-27）
因而，在实践运用中，咱们能够取S0和S1两者的中心值作为磁滞回线面积S的值，即：
S = （ S0+S1）/2 （2-28）
（2-28）式中，S为变压器铁芯的磁滞回线面积，一起，它也代表变压器铁芯在一周期内的磁滞损耗；S0为剩下磁通密度Br和-Br与磁矫顽力Hc和-Hc组成的面积；S1为最大磁通密度Bm和-Bm与最大磁场强度Hm和-Hm组成的面积。
经过（2-28）式求出磁滞回线面积后，再经过对应联系，即把S再乘以一个系数k，就能够求出磁滞损耗A或磁滞损耗功率Pμ 。即：
A=kS ； Pμ=kS/T （2-29）
上式中A为一个周期内变压器铁芯的磁滞损耗，S为变压器铁芯的磁滞回线面积，k为份额系数，T为输入沟通电压的周期。
由图2-13咱们能够看出，当Hm或Bm很小时，磁滞回线面积S的值将往面积S0方面挨近；反之，当Hm或Bm增大时，磁滞回线面积S的值将往面积S1方面挨近。经过磁滞回线测验（请看下一节《开关电源变压器铁芯磁滞回线丈量》的内容），假如知道S是向S0或S1方面挨近，则还能够选用（2-28）式的估值方法，对磁滞回线面积S再预算一次。
例如，已知磁滞回线面积S的值向面积S1方面挨近，即最大磁通密度Bm以及磁通密度增量ΔB均获得比较大；那么咱们能够用（2-28）式先对磁滞回线面积S的值预算一次，成果记为S3 ；显着，S3的值小于磁滞回线面积S1的值，即磁滞回线面积S的值必然会落在S3与S1的值之间；因而，咱们能够取S3与S1的中心值来作为磁滞回线面积S的值。即：
S=（S0+S3）/2=（3S0+S1）/4 ；S3=（S0+S1）/2 —— S 《 S3 （2-30）
或
S=（S1+S3）/2=（3S1+S0）/4 ；S3=（S0+S1）/2 —— S 》 S3 （2-31）
（2-30）式首要用于磁滞回线面积S的值小于第一次预算成果的状况；（2-31）式首要用于磁滞回线面积S的值大于第一次预算成果的状况。显着用（2-30）和（2-31）预算出来的成果要比用（2-28）预算出来的成果更准确。
从图2-13能够看出，运用（2-28）或（2-30）和（2-31）式来核算变压器铁芯的磁滞损耗，是完全能够满意工程核算要求的。不过在实践运用中，咱们还需求对磁滞回线以及变压器铁芯许多参数进行测验后，才干确认份额系数k，而且对应不同的磁通密度增量，份额系数k的值也不一样；关于着一点，请参阅下一节《开关电源变压器铁芯磁滞回线丈量》的内容。因而，上面剖析成果只供对变压器进行设计时参阅。
经过上面剖析可知，变压器铁芯的磁滞损耗，实践上便是流过变压器初级线圈的励磁电流在铁芯中发作的磁场对铁芯进行充磁和消磁时所发作的能耗；但并不是一切流过变压器初级线圈的电流都是归于励磁电流，或一切的励磁电流都会转化为磁滞损耗；因为，磁感应强度（或输入电压）与磁场强度（或励磁电流）之间存在一个相位角（参看图2-7），别的，还有一部分励磁电流的能量要转化为反电动势输出；例如，反激式输出便是这样。
磁滞损耗和后边介绍的涡流损耗是变压器铁芯的首要损耗，这两种损耗是能够经过试验的方法来进行丈量的，但要把两种损耗严厉分隔，在技术上仍是有点难度。
趁便指出，上面首要是针对双激式开关变压器铁芯的磁滞损耗进行原理剖析，关于单激式开关变压器，因为其磁化曲线只限于磁通密度和磁场强度均为正的一侧，磁通密度改动的规模根本上都在Br和Bm之间，相对来说比较小；而且当输入直流脉冲电压的起伏和宽度不变时，Br和Bm的相对方位是根本不变的，其磁化曲线与等效磁化曲线（励磁电流的负载曲线）根本重合，因而，磁滞回线的面积挨近等于0，变压器铁芯的磁滞损耗也挨近等于0，如图2-14所示。
只有当输入直流脉冲电压的起伏和宽度不断地改动时，Br和Bm的相对方位才会跟从输入电压不断地改动，此刻，其磁化曲线与等效磁化曲线（励磁电流的负载曲线）不再重合，磁化曲线会不停地上下跳动，磁滞回线的面积也在不停地改动，因而，变压器铁芯的磁滞损耗不能以为等于0。
在图2-14中，虚线B或0-B-B为变压器铁芯的初始磁化曲线；当输入直流脉冲的起伏比较低，或脉冲宽度比较窄时，磁通密度由Br1沿着磁化曲线a-b上升，抵达Bm1后脉冲完毕，然后磁通密度由Bm1沿着磁化曲线b-a下降回到Br1，虚线1是其等效磁化曲线。
当输入直流脉冲的起伏比较高，或脉冲宽度比较宽时，磁通密度由Br2沿着磁化曲线c-d上升，抵达Bm2后脉冲完毕，然后磁通密度由Bm2沿着磁化曲线d-c下降回到Br2，虚线2是另一条等效磁化曲线。
因而，当输入直流脉冲电压的起伏和宽度不断地改动时，变压器铁芯的磁通密度就会在1和2两条等效磁化曲线之间对应的磁化曲线上来回改动。
显着，磁通密度从等效磁化曲线1跳到等效磁化曲线2是需求能量的。如图2-14中，假定磁通密度由Br1上升到Bm2，但磁通密度下降时不会返回到Br1，而只能返回到Br2。因而，磁通密度上升与下降的起伏不一样，发作的这个差值便是磁滞损耗。不过，单激式开关变压器铁芯的磁滞损耗相关于双激式开关变压器铁芯磁滞损耗来说，仍是很小的，乃至能够疏忽。
单激式开关变压器铁芯的磁滞损耗小的原因，是因为流过变压器初级线圈励磁电流的方向不会来回改动，而且当操控开关断开时，流过变压器初级线圈中的励磁电流也被堵截，本来励磁电流存储于变压器铁芯中的磁能量会转换成反电动势向负载供给输出；而双激式开关变压器则相反，流过变压器初级线圈励磁电流的方向会来回改动，原励磁电流存储于变压器铁芯中的磁场能量将被新励磁电流发作的磁场强制退磁，它不会向负载供给能量输出，而只能转化成热能被损耗在变压器铁芯之中。
磁滞损耗在一般变压器铁芯中会引起磁致弹性，使变压器铁芯发作机械变形和发作振荡，并发出声响；有时这种声响还很令人讨厌，特别是发作调制沟通声的时分；处理的方法只能改动开关电源的作业频率和操控信号调制包络的频率；假如磁致弹性的频率与变压器铁芯机械振荡（自在震动）的频率相同，或许还会发作共振，会对变压器形成损害，这种状况要严厉避免发作。
反激式变压器的长处和缺陷剖析
前面现已对正激式变压器开关电源的优缺陷进行详细剖析。为了表征各种电压或电流波形的好坏，一般都是拿电压或电流的幅值、均匀值、有效值、一次谐波等参量相互进行比较。在开关电源之中，电压或电流的幅值平和均值最直观，因而，咱们用电压或电流的幅值与其均匀值之比，称为脉动系数S；或用电压或电流的有效值与其均匀值之比，称为波形系数K。
电压和电流的脉动系数Sv、Si以及波形系数Kv、Ki别离表明为：
Sv = Up/Ua —— 电压脉动系数 （1-84）
Si =Im/Ia —— 电流脉动系数 （1-85）
Kv = Ud/Ua —— 电压波形系数 （1-86）
Ki =Id/Ia —— 电流波形系数 （1-87）
上面4式中，Sv、Si、Kv、Ki别离表明：电压和电流的脉动系数S，和电压和电流的波形系数K，在一般能够分清楚的状况下一般都只写字母大写S或K。脉动系数S和波形系数K都是表征电压或许电流好坏的目标，S和K的值，显着是越小越好。S和K的值越小，表明输出电压和电流越安稳，发作EMI搅扰也越小。
反激式开关电源在操控开关接通期间不向负载供给功率输出，仅在操控开关关断期间才把存储能量转化成反电动势向负载供给输出；当操控开关的占空比为0.5时，变压器次级线圈输出电压的均匀值Ua约等于电压最大值Up（用半波均匀值Upa代之）的二分之一；而流过负载的电流Io（均匀电流）正好等于流过变压器次级线圈最大电流的四分之一。
由（1-84）、（1-85）式可求得，当反激式开关电源当操控开关的占空比为0.5时，电压脉动系数Sv约等于2或大于2，而电流脉动系数Si约等于4。反激式开关电源的电压脉动系数与正激式变压器开关电源的电压脉动系数根本相同，但电流脉动系数比正激式变压器开关电源的电流脉动系数大两倍。由此可知，反激式开关电源的电压和电流输出特性要比正激式变压器开关电源差。特别是，反激式开关电源运用的时分，为了避免电源开关管过压击，其占空比一般都获得小于0.5，此刻，流过变压器次级线圈的电流会呈现断流，电压和电流的脉动系数都会添加，其电压和电流的输出特性将变得更差。
因为反激式开关电源仅在操控开关关断期间才向负载供给能量输出，当负载电流呈现改动时，开关电源不能马上对输出电压或电流发作反响，而需求比及下个作业周期时，经过输出电压取样和调宽操控电路的效果，开关电源才开端对现已过去了的事情进行反响（即改动占空比），因而，反激式开关电源输出电压的瞬态操控特性相对来说比较差。有时，当负载电流改动的频率或相位正好与取样、调宽操控电路输出电压的延时特性在相位保持一致的时分，反激式开关电源输出电压或许会发作颤动。这种状况在电视机开关电源中最简略呈现。
反激式开关电源变压器的铁心一般都需求留必定的气隙，一方面是为了避免变压器的铁心因流过变压器初级线圈的电流过大，简略发作磁饱满；另一方面是因为变压器的输出功率巨细，需求经过调整变压器铁心的气隙和初级线圈的匝数，来调整变压器初级线圈的电感量巨细。因而，反激式开关电源变压器初、次级线圈的漏感都比较大，从而会下降开关电源变压器的作业效率，而且漏感还会发作反电动势，简略把开关器材击穿。
反激式变压器开关电源的长处是电路比较简略，比正反激式变压器开关电源少用一个大储能滤波电感，以及一个续流二极管，因而，反激式变压器开关电源的体积要比正激式变压器开关电源的体积小，且本钱也要下降。此外，反激式变压器开关电源输出电压受占空比的调制起伏，相关于正激式变压器开关电源来说要高许多，这个从（1-77）式和（1-78）式或（1-110）式的比照就很显着能够看出来。因而，反激式变压器开关电源要求调控占空比的差错信号起伏比较低，差错信号放大器的增益和动态规模也比较小。因为这些长处，现在，反激式变压器开关电源在家电领域中仍是被广泛运用。
