Особенностью работы импульсных трансформаторов является то, что на их первичную обмотку поступают однополярные импульсы, которые содержат постоянную составляющую тока, поэтому сердечник работает с постоянным подмагничиванием. Рассмотрим работу импульсного трансформатора подробнее. Типовая схема включения импульсного трансформатора не отличается от схем включения трансформаторов переменного тока. Она показана на рисунке 1а. На рисунке 1б приведены временные диаграммы магнитной индукции, напряжения и тока во вторичной обмотке в зависимости от входного напряжения.
Рисунок 1 Схема включения (а) и временные диаграммы (б) импульсного трансформатора
Так как на вход поступает напряжение прямоугольной формы е(t) на достаточно коротком интервале времени,
то индукция возрастает на интервале tu и спадает на интервале (T−tu) по линейному
закону (начальный участок экспоненты). Скорость нарастания и уменьшения индукции в сердечнике импульсного трансформатора
определяемой постоянной времени 
. Перепад индукции ΔB в нем равен разности
между максимальным значением Bm и остаточной индукцией Br. Этот процесс показан на
рисунке 2. Рабочая точка на петле гистерезиса перемещается по частному циклу перемагничивания, что приводит к возрастанию
минимально необходимых габаритов сердечника.
Рисунок 2 Перемещение рабочей точки в сердечнике импульсного трансформатора
Обратите внимание, что напряжение на вторичной обмотке импульсного трансформатора U2 содержит отрицательный
выброс. Это обусловлено энергией, накопленной в сердечнике. Ее обеспечивает ток намагничивания iμ. Ток
первичной обмотки обычно имеет трапецеидальную форму, так как к прямоугольному току нагрузки добавляется линейный ток
намагничивания сердечника. На интервале 0 ... tu напряжение на входе постоянно и равно
(1)
где ψ – потокосцепление
s – сечение магнитопровода.
Так как производная от изменения постоянного тока в первичной обмотке при выбранных ограничениях постоянна, то индукция в сердечнике импульсного трансформатора нарастает линейно. Это позволяет заменить производную разностью значений, измеренных на концах временного интервала. Тогда формула (1) примет следующий вид:
(2)
где- длительность входного импульса напряженияΔt = tu
Подставим вместо разности Δt длительность импульса и умножим обе части формулы (2) на tu. Результат будет выглядеть следующим образом:
(3)
Выражение (3) описывает площадь импульса напряжения, передаваемого во вторичную обмотку. Этот параметр является основной характеристикой импульсного трансформатора. Чем она больше, тем лучше. Чем больше перепад индукции ΔB, тем больше площадь импульса. В основном перепад индукции определяется индуктивностью первичной обмотки. Она зависит от площади сечения сердечника, его магнитной проницаемости и количества витков провода:
(4)
Магнитная проницаемость оказывает наибольшее влияние на индуктивность трансформатора. Поэтому при его проектировании на
кривой намагничивания стараются выбирать участок с максимальным значением μа. Магнитный материал должен
обладать минимальным значением остаточной индукции Вr. Из магнитных материалов для изготовления импульсных
трансформаторов лучше всего подходят тонкие ленты трансформаторных сталей или пермаллой с малым коэффициентом прямоугольности
. Для высокочастотных импульсных трансформаторов используются ферриты, так как они обладают
малыми динамическими потерями, однако из-за низкой индукции габариты возрастают по сравнению с трансформаторами, предназначенными
для работы в цепях синусоидального тока.
