浅谈开关变压器及工作原理

变压器

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描述

开关变压器,同时也会被当作脉冲变压器进行称呼,这是它的另一个名字。它是属于在开关电源当中的变压器,也就工作在开关状态当中。一般都是工作在脉冲状态下,其频率范围从十来Hz到几千Hz不等的频率条件下。

关于对开关变压器的分类,对于输入电压来说,有单激式和双激式之分:对于输出电压来说,又有正激式和反激式之分。单激式和双激式开关电源,或正激式和反激式开关电源,它们使用的开关变压器,在工作原理方面也有很大的不同。

当开关变压器的输入电压为直流脉冲电压时,称为单极性脉冲输入,这种单极性脉冲输入的开关电源称为单激式变压器开关电源:当开关变压器的输入电压为正、负交替的脉冲电压时,称为双极性脉冲输入,这种双极性脉冲输入的开关电源称为双激式变压器开关电源;当变压器的初级线圈正在被直流脉冲电压激励时,变压器的次级线圈正好有功率输出,这种开关电源称为正激式变压器开关电源;当变压器的初级线圈正好被直流脉冲电压激励时,变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出,而仅在变压器初级线圈的激励电压被关断后才向负载提供功率输出,这种变压器开关电源称为反激式开关电源。

设开关变压器铁芯的截面为S,当幅度为U、宽度为τ的矩形脉冲电压施加到开关变压器的初级线圈上时,在开关变压器的初级线圈中就有励磁电流流过:同时,在开关变压器的铁芯中就会产生磁场,变压器的铁芯就会被磁化,在磁场强度为H的磁场作用下又会产生磁感应强度为B的磁力线通量,简称磁通,用“”表示:磁感应强度B或磁通φ受磁场强度H的作用而发生变化的过程,称为磁化过程。所谓的励磁电流,就是让变压器铁芯充磁和消磁的电流。

开关变压器工作原理

220V的交流电,经过整流滤波,变成310V的直流。这个直流电压,通过开关变压器的初级加在开关管的集电极,同时,开关管的基极加有一定的偏压,这个偏压会使开关管导通。由于通电瞬间的开关管导通,这样接在开关管集电极的开关变压器的初级上产生电流,这个电流在开关变压器的磁芯上产生磁场,这个磁场在反馈线圈上产生电压,这个电压加在开关管的基极,这个正反馈电压使开关管更加导通,磁场加大,反馈电压增大。开关管进一步导通,直到饱和。饱和后的通过开关管集电极的电流最大。但电流的变化幅度减小。直到不变化。开关变压器初级电流不变化了,感应的磁场也消失了,反馈的电压也消失了。开关管基极由于反馈电压消失,它由深度的饱和状态,迅速退回导通状态,集电极电流迅速减小,这个减小的电流,使磁芯上产生一个与前述相反的磁场,这个相反的磁场在反馈线圈上同样产生一个与上述相反的反馈电压,这个电压加在开关管的基极上,加速了开关管由导通趋于截止,开关管截止后,电流消失,反馈电压消失,开关管在直流偏压的作用下,又开始了下一个导通、饱和、导通、截止的过程。这样的过程不断地循环,就是开关电源的工作原理。

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