高频变压器饱和对开关电源的危害浅析
所谓高频变压器的饱和实质上指的是高频变压器工作进入到磁芯的饱和区，因此有必要先讲讲磁学上关于磁芯饱和的概念。
图1
- 依据安培右手定律当图1线圈中通过电流时，线圈会产生磁场；
- 磁芯在磁场的作用下会被磁化，其内部磁畴会慢慢旋转；
- 当磁芯被完全磁化时，磁畴方向全部和磁场一致，即使再增加外磁场，磁芯也没有可以旋转的磁畴了，此时的电感就进入了饱和状态。
图2
图2中是磁芯的B-H磁化曲线，其中磁通密度B与磁场强度H属非线性变化关系，2者之间的关系满足公式：
B=M+μ0H
- 当磁通密度达到Bm时，磁通密度B不再随磁场强度H的增大而大幅度增大，此时磁芯进入饱和状态。
由电感与磁导率µ的关系式
L=μN²S/Le
可知：
- 当电感饱和后，µ会大幅度减小，最终导致电感量大幅降低，失去抑制电流的能力。
由上可知，当磁芯进入饱和状态后，电感失去抑制电流的能力，将导致高频变压器初级线圈无法储存能量和无法传递能量到次级侧，等效于电路没有负载，电路回路产生短路，增加的电流电压都转化为热能消耗在回路上，电流及温度迅速上升，导致MOS管被击穿和整流桥堆等烧毁。
解铃还须系铃人，那怎么判断及有效预防高频变压器饱和呢？
1、最大磁通密度计算公式：
ΔB=Lp*Ipk/Np/Ae
其中Lp-初级电感mH
Ipk-mos回路峰值电流mA
Np-初级圈数Ts
Ae-磁芯有效截面积mm²
计算结果同选用磁芯材质的饱和磁通密度比较则可以判定变压器是否有饱和的风险。
此外，从公式的关系式中，降低初级电感或电流，增加磁芯有效截面积或初级圈数，均可以降低实际ΔB，避免变压器饱和。
2、通过电流波形判断：
此方法也是工程实际中最常见和最实用的的方法。
以MP2145为例，使用MPSmart仿真工具进行仿真，从仿真波形可以知道，当电感没有饱和时，电感电流是一个斜率一定的三角波，当电感饱和时电感电流波形会有一个明显畸变，这是由于饱和后感量降低造成的。
下面是在MP2145 Demo板上实测波形，可以看到饱和后有明显的畸变，与仿真结果一致。
