如果我們把開關電源變壓器的工作條件稍微變動一下，我們將會看到，開關電源變壓器在一定的條件下，將會得出很壞的結果。單激式變壓器可能出現磁飽和無法正常輸出，而雙激式變壓器壓器鐵芯磁滯回線的初始相位會發生嚴重錯位時，就相當于雙激式變壓器被當作單激式變壓器來使用，造成線路元件的損壞。本文將詳細分析鐵芯設計中存在的風險。

    前面已經提過，單擊式開關電源變壓器由于輸入電壓為單極性電壓脈沖，當脈沖幅度和寬度超過變壓器的伏秒容量時，變壓器鐵芯將出現磁飽和。為了防止開關變壓器鐵芯出現磁飽和最簡單的方法是在變壓器鐵芯中留氣隙，或采用反磁場。

    當在變壓器鐵芯中留有氣隙時，由于空氣的導磁率只有鐵芯導磁率的幾千分之一，磁動勢幾乎都降在氣隙上面；因此，留有氣隙的變壓器鐵芯，其平均導磁率將會大大下降；不但剩余磁通密度也會降低，而且最大磁通密度Bm可以達到飽和磁通密度Bs；從而使磁通增量增大，變壓器鐵芯不再容易出現磁飽和。

     如圖2-24所示是留有氣隙的變壓器鐵芯的工作原理圖與磁化曲線圖 。



    我們再來看圖2-24-b。在圖2-24-b中，虛線表示變壓器鐵芯沒有氣隙時的磁滯回線，實線表示變壓器鐵芯留有氣隙時的磁滯回線，其中磁化曲線o-a為留有氣隙鐵芯的基本磁化曲線。這里的基本磁化曲線與初始磁化曲線并不完全相同，這里的基本磁化曲線相當于磁化曲線的幾何平均值，以便用于分析磁場強度增量 與磁感應密度增量 的關系。

    防止開關變壓器鐵芯出現磁飽和最簡單的另一種方法是采用反磁場，在變壓器鐵芯中安裝永久磁鐵，或在變壓器的初、次級線圈上另外增加一反向直流，并且此直流一般需要用扼流圈電感隔離，或用恒流源供電。

    由于在變壓器的初、次級線圈上另外增加一反向直流會降低開關電源的工作效率，以及增加成本，目前大多數的開關電源都沒有采用這種方法；只有一些要求磁化動態范圍比較大，且輸出功率也特別大，并且不需考慮成本的場合才會使用。

   順便指出，用于正激式開關變壓器鐵芯的氣隙長度與反激式開關變壓器鐵芯的氣隙長度是不一樣的；正激式開關變壓器鐵芯的氣隙長度完全為了滿足最大磁通密度增量的要求，而反激式開關變壓器鐵芯的氣隙長度，除了要滿足最大磁通密度增量的要求外，還要滿足最小電感量的要求。一般反激式開關變壓器鐵芯的氣隙長度要比正激式開關變壓器鐵芯的氣隙長度大。

    前面幾講我們對雙激式開關電源變壓器工作原理進行分析，都是考慮雙激式開關電源變壓器完全工作于理想的情況下而得出的結果。因此，圖2-6、圖2-7和（2-17）、（2-18）式的分析結果都是在理想的工作條件下進行的。

    如果我們把雙激式開關電源變壓器的工作條件稍微變動一下，我們將會看到，雙激式開關電源變壓器在一定的條件下，將會得出很壞的結果，即：雙激式開關電源變壓器在工作中存在很大的風險。

    我們先來看圖2-5和圖2-6，如果開關變壓器的鐵芯在這之前已經被其它磁場磁化過，變壓器鐵芯中的磁通密度B正好停留在剩余磁通密度Br的位置上，那么，當第一個交流脈沖的正半周電壓加到圖2-5所示變壓器初級線圈a、b兩端時，在變壓器初級線圈中將有勵磁電流流過，并在變壓器鐵芯中產生磁場；在磁場強度H的作用下，變壓器鐵芯中的磁通密度B將不會按圖2-6中磁化曲線e-f-a上升，而是按圖2-10中的磁化曲線b-g上升。

    如果變壓器的伏秒容量原來是按（2-17）式來確定的，即變壓器鐵芯中的磁通密度的變化范圍等于最大磁通密度Bm的兩倍，即：ΔB = 2Bm；那么，當第一個交流脈沖的正半周電壓加到圖2-5所示變壓器初級線圈a、b兩端時，變壓器鐵芯中磁通密度的最大變化范圍應該正好等于2Bm；由于變壓器鐵芯中的磁化過程是從上次剩余磁通密度Br的位置開始的，因此，變壓器鐵芯中新的最大磁通密度應該達到Br+2Bm 。

    由于在開關變壓器鐵芯中沒有預留防止磁飽和的氣隙，在一般情況下開關變壓器的伏秒容量都不會取得很大，如果根據圖2-6繼續延伸磁通密度的磁化曲線的長度，使之達到Br+2Bm的高度，顯然此時的磁場強度已經使磁通密度達到深度飽和。

    圖2-10就是在圖2-6的基礎上，根據上面分析條件而繪制的磁化曲線圖。在圖2-10中，虛線表示的磁化曲線a-b-c-d-e-f-a，是開關變壓器鐵芯根據（2-17）式選定參數后所決定的磁滯回線圖。虛線線段d-a是開關變壓器鐵芯的理想磁化曲線，理想磁化曲線是一條斜率等于最大磁通密度增量與最大磁場強度增量之比，且經過坐標原點的直線；當直線不經過坐標原點時，這條直線稱為等效磁化曲線。

    由于磁通密度與輸入電壓對應，磁場強度與勵磁電流對應，因此，理想磁化曲線d-a亦可稱為變壓器輸入電壓與勵磁電流的理想負載曲線；等效磁化曲線亦可稱為等效負載曲線。

    在正常情況下，當有交流脈沖電壓輸入時，磁通密度B就會沿著理想磁化曲線d-a，由負最大值-Bm至正最大值Bm，然后，又由正最大值Bm至負最大值-Bm，來回地變化；對應磁場強度H也是沿著理想磁化曲線d-a由負最大值-Hm至正最大值Hm，然后，又由正最大值Hm至負最大值-Hm，來回變化。

    但當變壓器鐵芯中的磁化過程是從上次剩余磁通密度Br的位置開始時，上面所分析的理想磁化過程將要被破壞，磁通密度B不會再沿著理想磁化曲線d-a進行，而是沿著另一條新的等效磁化曲線進行；這條新的等效磁化曲線應該與原理想磁化曲線d-a平行，并且經過Br點，圖2-10中虛線b-h就是這條新的等效磁化曲線的一部分。這里只畫出新等效磁化曲線的一半，另一半在圖2-10中沒有畫出。

    因此，當第一個交流脈沖的正半周電壓輸入時，如果開關變壓器的伏秒容量足夠大，磁通密度B將會沿著這條新的等效磁化曲線b-h進行，由上次剩余磁通密度Br的位置開始向新的最大值Bh = Br+2Bm攀升。

     但由于開關變壓器的伏秒容量并不足夠大到能保證磁通密度向新的最大值Bh線性增長，即：在實際磁化過程中，磁通密度并沒有按新的等效磁化曲線b-h移動，而是按另一條新的磁化曲線b-g（實線）移動；在這條新的磁化曲線b-g上，磁通密度B不可能會被磁場強度H磁化達到新的最大值Bh = Br+2Bm，因為，磁通密度很早就出現飽和；不管磁場強度有多大，最大磁通密度只能磁化達到Bg值。

    開關變壓器鐵芯出現磁飽和，意味著盡管變壓器初級線圈中的勵磁電流增加，或磁場強度增強，但磁通密度不會隨著增加，即：磁通密度增量ΔB等于0，從而變壓器初級線圈中的感應電動勢也等于0，這會導致變壓器初級線圈中的勵磁電流無限大。
    在大功率開關電源中，當開關變壓器鐵芯出現飽和時，流過開關變壓器初級線圈的勵磁電流將非常大，很容易使開關器件過流損壞；或者當回路電流突然被切斷時，在開關變壓器的初、次級線圈中將會產生很高的反電動勢，使元器件過壓擊穿。

    在雙激式變壓器開關電源中，開關器件第一次開始導通的時候，其相位相對于變壓器鐵芯磁滯回線的相位來說，一般都是隨機的。上面舉例，就是開關器件初始導通相位與變壓器鐵芯磁滯回線的初始相位發生錯位最嚴重的情況。這種情況，在對雙激式變壓器開關電源進行電路設計的時候一定要特別重視。

    當電源要停止工作的時候，最好按先后順序關斷電源；先關整流輸入電源，讓儲能濾波電容充分放完電，最后關開關管的驅動電源，讓電源開關管一直工作到最后，這相當于每關斷一次電源，開關變壓器就要被退磁一次；下次開機的時候，變壓器鐵芯磁滯回線的初始相位總是從0開始。目前很多開關電源在遙控關機的時候，總是只關開關管的驅動電源，使電源開關管停止工作，從而達到關斷電源的目的，但這種關斷電源的方法存在比較大的工作風險。

    另外，雙激式變壓器開關式穩壓電源，其輸出電壓控制一般都是通過改變電源開關管的占空比，當占空比改變的時候，加到變壓器兩端正、負半周電壓的伏秒容量肯定會發生變化，使變壓器正負半周的伏秒容量不相等，脈沖寬度大的半周要比脈沖寬度小的半周伏秒容量大；此時，流過開關變壓器初級線圈的電流中會含有直流分量，使磁滯回線產生偏移，即：變壓器的等效磁化曲線（等效負載曲線）出現上下平移。當磁滯回線被移出安全區時，開關變壓器的鐵芯也會出現磁飽和。這種情況也需特別考慮。

    順便指出，雙激式開關變壓器的伏秒容量與單激式開關變壓器的伏秒容量，雖然在概念上完全相同，但其所包含的內容是有很大差別的。雙激式開關變壓器的伏秒容量是相對于交流脈沖電壓而言，而單激式開關變壓器的伏秒容量是相對于直流脈沖電壓而言。在兩者數值均相等的情況下，兩者對磁通密度增量ΔB的取值范圍卻完全不一樣。

    例如：在同樣的伏秒容量條件之下，對于雙激式開關變壓器初級線圈N1繞組匝數的計算，可根據（2-17）式求得，磁通密度增量ΔB的取值范圍是2Bm；而對于單激式開關變壓器初級線圈N1繞組匝數的計算，可根據（2-16）式求得，磁通密度增量ΔB的取值范圍是（Bm－Br）。如果兩者的變壓器鐵芯都不留氣隙，并且兩者的最大磁通密度Bm取值都一樣，為3000高斯；那么，前者的磁通密度增量可達6000高斯，而后者的磁通密度增量一般只有500高斯左右。

    由此可見，前者的磁通密度增量是后者的12倍。如果把雙激式開關變壓器當成單激式開關變壓器來使用，勢必會損壞。實際上，當開關器件初始導通相位與雙激式變壓器鐵芯磁滯回線的初始相位發生嚴重錯位時，就相當于雙激式變壓器被當作單激式變壓器來使用。因此，采用單激式變壓器的設計方法來對單激式變壓器進行設計，在使用中是最安全的。

    目前很多大功率開關電源，特別是電視機開關電源，為了降低成本一般都不另外增設遙控開、關機輔助電源，電視機在待機的時候開關電源還是在工作的；為了降低待機功耗，開關電源在待機的時候，一般都是采用間歇工作的方式；開關電源工作于間歇，驅動電路輸出的不是連續脈沖開關信號，而是間隔好幾個周期才輸出一組或幾組脈沖開關信號。

    這種工作方式很容易造成電源開關管導通相位與變壓器鐵芯磁滯回線的相位互相錯位，使開關變壓器出現磁飽和而損壞。因此，很多電視機電源起火都不是電視機正在正常接收電視節目的時候，而是電視機處于待機休息的時候。這種情況需要特別注意。