高頻磁放大器穩壓器工作原理及電路

磁放大器穩壓器是通過調節主變壓器次級側的脈沖寬度來達到輸出穩壓的目的。一個典型的正激變換器的二次側磁放大器穩壓器的原理圖如圖1所示。

由圖1可見，磁放大器穩壓器中的關鍵部件是控制電感L和復位控制電路。控制電感是由具有矩形B?H回線的磁芯及其上的一個繞組組成。該繞組兼起工作繞組和控制繞組的作用。磁芯的工作點如圖2所示。
由圖2可見，當磁芯工作于點①時，磁芯飽和，控制電感的阻抗|Z|接近于0，控制電感器相當于短路。當磁芯工作于點②時，磁芯處于復位狀態。復位（Reset）是指磁通到達飽和后的去磁過程，使磁通或磁密回到原來工作點的數值，稱為磁通復位。由于磁放大器穩壓器所用磁芯材料的特點（良好的矩形B?H回線及高的磁導率）以及開關電源工作于高頻（100kHz左右），使得此時的控制電感對輸入脈沖呈現高阻抗，相當于控制電感開路。實際上，飽和和復位時控制電感的阻抗可達到3～4個數量級的快速變化。圖3示出了當磁芯材料為鈷基非晶態合金時，繞組電感L隨直流控制電流Ide的變動而變化的特性。因此，控制電感相當于一只“可控磁開關”，其輸入脈沖電壓由開關電源高頻變壓器副邊供給，正半周脈沖前沿時間由初級主開關導通時間決定，脈沖幅值為u1。正半周期D1，D3截止，D2正偏，能量經過控制電感L1傳輸給負載，負半周期D2截止，復位電壓（也是控制電壓）Uc使D1導通，磁芯去磁。

圖4表示了穩壓器的工作情況。假定輸出電壓UO1為3V，輸入脈沖幅值u1為10V，占空比為50％，脈沖周期為20μs。設在t=0時刻以前，由于控制電感L1飽和，u3為＋10V；在t=0時，u1變負，設 Uc=－6V，前半周期0～10μs內，u1一直保持－10V，在這一段時間內，控制電感一直處于復位區?，其特性可用?的面積SA（伏秒積數）表示：
SA=4×10=40Vμs
在這一段時間內，控制電感L1作為一個高阻抗的電感，阻止電流流過它，保持u2=0，直到t=10μs時。
當t=10μs時，u1變為＋10V，使控制電感進入飽和狀態區?。這一時間間隔為4μs，它與＋10V的乘積SB等于SA，即：
SB=10×4=40Vμs
因此有UO1=u1Ton/T=10×(6/20)=3V（DC）
圖1電路的各點波形如圖5所示。