饱和电感在开关电源中的应用

开关电源，又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。民熔开关电源利用的切换晶体管多半是在全开模式及全闭模式之间切换，这两个模式都有低耗散的特点，切换之间的转换会有较高的耗散，但时间很短，所以民熔开关电源比较节省能源，产生废热较少。民熔开关电源的高转换效率是其一大优点，而民熔开关电源工作频率高，也可以使用小尺寸、轻重量的变压器，民熔开关电源重量也会比较轻。民熔开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明等领域。

饱和电感在开关电源中的应用

1、尖峰抑制器

开关电源中的尖峰干扰主要来自开关管和二次整流二极管的开关时刻。饱和电感具有易饱和、储能能力弱的特点，能有效抑制尖峰干扰。当电流增加时，饱和电感器表现BCM4318KFBG出高阻抗并抑制尖峰电流。饱和后，饱和电感小，损耗小。这种饱和电抗器通常用作尖峰抑制器。

2、磁放大器

磁放大器利用可控饱和电感传导延迟的物理特性，控制开关电源的占空比和输出功率。开关特性由输出电路的反馈信号控制，即利用磁芯的开关功能，通过微弱信号控制电压脉冲宽度，实现输出电压的稳定。在可控饱和电感上增加适当的采样和控制装置，调整开关延迟时间，可以构成最常见的磁放大器稳压电路。

磁放大器的稳压电路有电压模式控制和电流模式控制两种。控制电路的工作原理是：将开关电源的输出电压与基准电压进行比较后，通过误差放大控制MOS晶体管的栅极，由MOS晶体管提供与输出电压相关的磁放大器SR的控制电流IC。

3、移相全桥ZVS-PWM变换器

移相全桥ZVS-PWM变换器结合了零电压开关准谐振技术和传统PWM技术的优点。它的工作频率是固定的。在换相过程中，利用LC谐振使器件实现零电压开关。换相后，PWM技术仍用于传输能量。它具有控制简单、开关损耗低、可靠性高等优点。它是一种适用于大中型开关电源的软开关电路。

然而，当负载很轻时，特别是滞后桥臂开关的零电压开关条件很难满足。采用饱和电感作为移相全桥ZVS-PWM变换器的谐振电感，可以扩大开关电源在轻负载下的ZVS条件范围。提高了逆变电源的软开关工作电压范围，提高了逆变电源的有效工作范围。

饱和电感与开关电源隔离变压器的二次输出整流器串联，可以消除移相全桥ZVS-PWM开关电源的二次寄生振荡，降低循环能量，降低占空比损耗。另外，饱和电感和电容器与移相全桥ZVS-PWM开关电源变压器串联一次，超前臂开关管按ZVS工作，当负载电流接近零时，电感增大，阻止电流反向变化，形成零电流条件滞后臂开关管实现移相全桥ZVS-ZCSPWM变换器。

4、逆变电源

逆变电源以其控制性能好、效率高、体积小等诸多优点，广泛应用于自动控制、电力电子、精密仪器仪表等领域。它的性能直接关系到整个系统的质量，尤其是电源的动态性能。由于逆变电源的特性，其动态特性并不理想。

PWM和PFM控制逆变器的工作原理决定了为了获得平滑的电流和电压波形，必须在输出电路中增加一个自由度电感，这是影响逆变器动态性能的主要因素。对于恒压源，电感电流与负载完全成反比；对于可控恒流源，要使电感电流由小变大，必须以负载小值为前提。虽然这不是一个完整的对应关系，但可以说电流的变化在一定程度上反映了负载的变化。

因此，用随电流增大而减小的电感作为逆变电源的输出电感，可以有效地改变电源输出电路的时间常数T，使其与R（T=L/R）完全成反比，然后在负载变化范围内将其保持在一个相对较小的值，这自然会提高动态性能。

5、谐振变换器

带串联电感或饱和电感的串联谐振变换器。当谐振电感电流处于连续状态时，开关会在零电压/零电流下关断，但很难导通，存在导通损耗。反并联二极管自然开启，但关断时有反向恢复电流。因此，反并联二极管必须采用快恢复二极管。为了降低开关损耗，实现零电流开通，可以将开关的电感或串联起来。接通前，饱和电感电流为零。当开关接通时，饱和电感限制开关管的电流上升率，使电流从零缓慢上升，从而实现开关管的零电流开通。同时，改善了二极管的关断条件，消除了反向恢复问题。