变压器开关电源致命原理
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开关电源变压器工作原理开关电源变压器是一种用于电源转换的重要设备,其工作原理主要涉及磁感应定律和变压器原理。
开关电源变压器的工作原理如下:当交流电输入到开关电源变压器的输入侧,经过整流滤波后,得到一个稳定的直流电压。
这个直流电压通过一个开关,以高频电流形式输入到变压器的主线圈上,产生磁场。
根据磁感应定律,这个磁场将会感应到变压器的副线圈上,从而使得副线圈上产生电压。
根据变压器原理,当副线圈的匝数与主线圈的匝数不同时,副线圈的电压将会与主线圈的电压不同。
在开关状态下,主线圈上的电流会不断地开关,从而使得磁场产生周期性变化。
这个周期性变化的磁场进一步感应到副线圈上,从而使得副线圈上的电压也产生周期性变化。
这样,我们就可以通过变压器将输入电压转换为输出电压,实现电能的转换和传输。
开关电源变压器的工作原理基于高频开关技术,其使用高频开关器件(如MOSFET、IGBT等)来实现开关操作。
当开关器件导通时,电流通过主线圈,磁场储能。
当开关器件关断时,磁场能量释放,导致副线圈上产生感应电压。
这样的开关操作频率非常高,通常在几十kHz甚至更高。
高频开关操作使得开关电源变压器具有体积小、重量轻、效率高的特点。
开关电源变压器的工作原理还涉及到控制电路的设计。
控制电路通过检测输出电压并与参考电压进行比较,根据差值来控制开关器件的导通和关断。
这样可以实现输出电压的稳定调节,提高开关电源的稳定性和可靠性。
开关电源变压器的工作原理使得其在现代电子设备中得到广泛应用。
它可以将交流电转换为直流电,为各种电子设备提供稳定的电源。
同时,开关电源变压器的高效率和小体积使得其在电子设备中的应用越来越广泛。
无论是家用电器、通信设备还是工业自动化设备,都离不开开关电源变压器的支持。
开关电源变压器是一种通过高频开关操作实现电能转换和传输的重要设备。
其工作原理基于磁感应定律和变压器原理,通过控制电路的设计实现电压的稳定调节。
开关电源变压器的高效率和小体积使得其在电子设备中得到广泛应用,为各种设备提供稳定可靠的电源。
正激式变压器开关电源工作原理正激式变压器开关电源工作原理正激式变压器开关电源输出电压的瞬态控制特性和输出电压负载特性,相对来说比较好,因此,工作比较稳定,输出电压不容易产生抖动,在一些对输出电压参数要求比较高的场合,经常使用。
1-6-1.正激式变压器开关电源工作原理所谓正激式变压器开关电源,是指当变压器的初级线圈正在被直流电压激励时,变压器的次级线圈正好有功率输出。
图1-17是正激式变压器开关电源的简单工作原理图,图1-17中Ui是开关电源的输入电压,T是开关变压器,K是控制开关,L是储能滤波电感,C是储能滤波电容,D2是续流二极管,D3是削反峰二极管,R 是负载电阻。
在图1-17中,需要特别注意的是开关变压器初、次级线圈的同名端。
如果把开关变压器初线圈或次级线圈的同名端弄反,图1-17就不再是正激式变压器开关电源了。
我们从(1-76)和(1-77)两式可知,改变控制开关K的占空比D,只能改变输出电压(图1-16-b中正半周)的平均值Ua ,而输出电压的幅值Up不变。
因此,正激式变压器开关电源用于稳压电源,只能采用电压平均值输出方式。
图1-17中,储能滤波电感L和储能滤波电容C,还有续流二极管D2,就是电压平均值输出滤波电路。
其工作原理与图1-2的串联式开关电源电压滤波输出电路完全相同,这里不再赘述。
关于电压平均值输出滤波电路的详细工作原理,请参看“1-2.串联式开关电源”部分中的“串联式开关电源电压滤波输出电路”内容。
正激式变压器开关电源有一个最大的缺点,就是在控制开关K关断的瞬间开关电源变压器的初、次线圈绕组都会产生很高的反电动势,这个反电动势是由流过变压器初线圈绕组的励磁电流存储的磁能量产生的。
因此,在图1-17中,为了防止在控制开关K关断瞬间产生反电动势击穿开关器件,在开关电源变压器中增加一个反电动势能量吸收反馈线圈N3绕组,以及增加了一个削反峰二极管D3。
反馈线圈N3绕组和削反峰二极管D3对于正激式变压器开关电源是十分必要的,一方面,反馈线圈N3绕组产生的感应电动势通过二极管D3可以对反电动势进行限幅,并把限幅能量返回给电源,对电源进行充电;另一方面,流过反馈线圈N3绕组中的电流产生的磁场可以使变压器的铁心退磁,使变压器铁心中的磁场强度恢复到初始状态。
变压器切换开关的原理是变压器切换开关的原理是基于磁性物质的特性和电磁感应原理。
当电流通过变压器的线圈时,会在铁芯中产生磁场。
当相应的开关打开时,磁性材料中的磁场就会发生变化,从而导致感应电动势的产生。
下面将详细解释变压器切换开关的原理。
1. 磁性材料的特性变压器的核心部分通常采用磁性材料,如铁芯。
这些磁性材料具有较高的磁导率和磁饱和特性。
磁导率是材料对磁场的响应能力的度量,而磁饱和则是指材料在强磁场下磁化饱和的状态。
磁性材料的特性使得变压器能够有效地传递电能。
2. 电磁感应原理电磁感应是指当磁场的变化引起一个电路中的电流产生。
根据中国物理学家邹至庄和法国物理学家法拉第的电磁感应定律,当一个磁场的变化穿过一个线圈时,会在线圈的两端产生一个感应电动势。
变压器的切换开关的原理是基于电磁感应原理设计的。
当切换开关打开时,电流通过线圈时会在铁芯中产生磁场。
相应的线圈中的磁场会根据线圈的导线方向来确定。
例如,如果线圈是由顺时针方向的导线组成的,则会在铁芯中产生一个从南极到北极的磁场。
同样地,如果线圈由逆时针方向的导线组成,则会在铁芯中产生一个从北极到南极的磁场。
3. 磁场变化和感应电动势当切换开关关闭时,线圈中的电流会变为零,磁场也会相应地消失。
当磁场的变化穿过铁芯时,会在相应的线圈中产生感应电动势。
根据法拉第的电磁感应定律,感应电动势的大小取决于磁场的变化速率。
4. 变压器的工作原理变压器的工作原理是基于感应电动势和电路的互感现象。
当一端的线圈中产生感应电动势时,会在另一端的线圈中产生电流。
这是因为两个线圈通过共享磁场而相互连接。
根据电磁感应原理和安培定律,当感应电动势在一条电路中产生时,像通过电阻一样,会引起电流的流动。
通过切换开关的打开和关闭,变压器可以实现电源电压的变化。
当切换开关打开时,线圈中的电流会在铁芯中产生磁场。
这个磁场会通过变压器的另一侧线圈产生感应电动势,并在该线圈中产生电流。
由于电压和电流之间存在比例关系,变压器可以根据需要转换电源电压。
变压器保护原理及技术分析变压器是电力系统中一个重要的电气设备,它将输电线路上高电压的电能转换为用户需要的低电压,起着电能传输和电能转换的作用。
变压器的保护是确保变压器安全运行的重要措施,保护原理及技术分析如下。
变压器的保护原理是在变压器的正常运行范围内,当发生故障或异常时,及时采取措施,使故障得到限制,避免故障扩大,同时保护设备和系统的稳定运行。
1.过载保护:变压器在长期工作中,可能会由于电流超载而造成温度升高,进而引发短路和绕组烧坏等故障。
为了保护变压器不发生过载故障,通常采用过载保护装置。
过载保护装置可以根据变压器的负载电流实时监测和判断是否超过额定电流标准,一旦超过则对变压器进行保护动作。
2.短路保护:变压器短路故障是变压器中最常见的故障之一,它往往会造成变压器严重损坏。
短路保护的主要目的是快速地切除短路故障,并保护变压器不受到损害。
短路保护装置一般采用差动保护,即通过对变压器的输入和输出电流进行差动计算,当计算值超过设定阈值时,短路保护装置进行保护动作。
3.过压保护:当系统发生过电压时,变压器会受到电压冲击,绝缘可能会受到破坏。
因此,过压保护装置是变压器保护中不可缺少的一环。
过压保护装置可以监测和检测系统电压是否超过额定值,一旦超过,则迅速切断变压器的电源,保护变压器免受到过电压的损害。
4.欠压保护:欠压保护主要是为了保护变压器,在电网电压过程中发生欠压情况,不致导致变压器正常电力传输和电能转换。
欠压保护装置一般设置在变压器的低压侧,当欠压发生时,保护装置会迅速切断变压器的电源,防止欠压引起的变压器故障。
5.温度保护:变压器在运行过程中,过高的温度会导致绝缘老化和设备损坏,因此需要进行温度保护。
温度保护装置通常采用温度传感器实时监测变压器的温度,一旦温度超过设定阈值,保护装置会对变压器进行保护动作,如切断电源或发出警报信号。
6.油压保护:变压器油压保护主要是防止变压器油泄漏或油泄放大,导致变压器损坏。
“”单位制中真空导磁率,在空导磁率。
因此,只需要在一般可写成或但这里的或般称为相对导磁率,是一个不带单位的系数,而则要带单位。
出线圈匝数的计算通式。
过,励磁电流会在变压器铁芯中产生磁通因此,根据电磁感应定律,变压器铁芯中磁通ΔΔ = S×ΔB器初级线圈匝数的计算方法,即:两种方法同时考虑,根据偏重取折中。
是一个没有单位的系数,真空导磁率、圆截面直导线的电感倍,是磁比即可求出相对导磁率的大小。
时,“ ”受磁场强度为流过变压器初级线圈的励磁电流,(磁场强度增量∆H和磁通密度增量∆B的对应关系还可以用下式表示:本上都是固定的,并且是单极性脉冲,其磁滞回线的面积相对来说很小,因此,铁芯的脉冲导磁率几的概念来描述。
或磁通增长的幅度与下降的幅度就基本一样大。
或磁通下面我们继续对变压器铁芯的初始磁化曲线过程进行详细分析。
或磁通对应变化的曲线图。
图或磁通和各个直流脉冲电压之间变化的曲线图。
或磁通就或磁通增长的幅度大于下降的幅度。
或磁通增长的幅度与下降的幅度才会一样大,这说概念。
脉冲变压器的脉冲导磁率由下式表示:)式中,称为脉冲静态磁化系数,或脉冲变压器的脉冲导磁率;为脉冲变压器铁芯中的磁通密度增量;为开关变压器的平均导磁率;为开关变压器铁芯中的平均磁场强度增量。
因此,变压器的脉冲导磁率几乎可以看成是一个常数。
的概念来描述。
平均导磁率的线积分,等于穿过该环路所有电流强度代度)的代数和恒等于磁压降(为磁场强度,为磁路中磁场强度为的平均长度)的代数和。
亦可解释为:磁场强度的平均值与任何闭合回路平均长度的乘积,等于穿过该环路所有电流强度的代数)式中,为变压器铁芯中的磁场强度增量,为变压器初级线圈的匝数,)式中的就是励磁电流的最大值定理中输入电压与磁通和磁通变化率,以及磁通与磁通密度等关系,即可求得:式中,为开关变压器的平均导磁率;为脉冲变压器的脉冲导磁率,或脉冲静态磁化系数;为在某测试脉冲电压幅度和宽度的条件下,开关变压器铁芯中的磁通密度增量;为在某测试脉冲电压为开关变压器初级线圈的匝数;为开关变压器为流过开关变压器初级线圈励磁电流的最大值;前面我们比较详细地介绍了平均导磁率和脉冲导磁率的概念,以后我们还会碰到初始导磁率、大导磁率、(铁磁材料导磁率与真空导磁率之比,和有效导磁率等概念,初始导磁率和最大导磁率以及相对导磁率一般比较容易理解,下面重点介绍一下有效导磁率的概念。
开关电源变压器原理详解开关电源变压器是一种将高电压经过变压器转换为低电压的设备。
它通过高频振荡电路开关,将电源转换成需要的电压和电流。
在开关电源变压器中,有两个有极性的线圈在磁芯上。
第一线圈被称为原线圈或主线圈,而第二线圈被称为次级线圈或副线圈。
高电压进入原线圈,开关振荡器然后控制磁铁在磁芯中的位置。
这导致原线圈的交变磁场在副线圈中产生交变电场,从而产生所需的电压和电流。
开关电源变压器的工作原理与普通电源变压器相似,但是其工作频率高于普通电源变压器。
由于开关电源变压器的高频振荡,其磁芯使用特殊材料来防止磁芯在高频振荡下的损失。
磁芯通常由铁、钠、镍或钴等高导磁性材料制成,以确保在高频下的最佳工作性能。
开关电源变压器的优点是其高效率、可靠性和节省空间。
它们具有快速响应时间,长寿命和高容量,能够在更小的空间内提供更高的电源输出,因此被广泛应用于机器人、交通信号灯、电视、计算机和手机等设备中。
在选择开关电源变压器时,需要考虑一些重要的因素。
其中最重要的因素是电源的电压和电流需求。
其他因素包括温度、振荡频率、磁芯材料和使用寿命等。
在使用开关电源变压器时,还需要注意以下事项。
首先,应正确地接地和维护主电路和副电路。
其次,在开关电源变压器过载时,应及时检查并解决问题。
第三,当变压器开始工作时,应注意不要触及开关电源变压器的磁芯以防止电击。
最后,要定期进行检查和维护,以确保其工作性能和寿命。
总之,开关电源变压器是现代电子设备不可或缺的部分。
了解其工作原理和使用方法将有助于我们在实践中更好地使用它。
开关电源变压器原理拆解
本文将介绍开关电源变压器的工作原理及其构造,通过对开关电源变压器进行拆解,帮助读者更好地理解其内部结构和工作原理。
开关电源变压器是一种重要的电子元器件,其主要作用是将交流电转换为直流电,并通过变压器将电压转换为适合电路使用的电压。
开关电源变压器相较于传统的线性电源变压器,具有更高的效率和更小的体积。
开关电源变压器的构造包括铁芯、线圈、绝缘材料、外壳等部分。
铁芯是开关电源变压器的核心部分,其材料通常为硅钢片,可以有效减小铁芯损耗和磁滞损耗。
线圈部分包括主线圈和辅助线圈,主线圈用于变压器的电压转换,而辅助线圈则用于保护开关管等元器件。
开关电源变压器的工作原理是基于电磁感应现象的。
当主线圈中的电流发生变化时,会在铁芯中产生磁通量,进而在次级线圈中产生电动势。
通过变压器的变比关系,可以实现输入电压到输出电压的变换。
在实际应用中,开关电源变压器还需要配合大量的电子元器件进行综合控制和管理,以实现更加高效和稳定的电源输出。
通过了解开关电源变压器的内部构造和工作原理,可以帮助我们更好地理解和应用开关电源技术,从而为电子产品的开发和设计提供更加可靠和高效的电源解决方案。
开关电源变压器的工作原理开关电源变压器的工作原理可真是个让人一听就觉得头大的话题,但其实也可以聊得轻松有趣。
想象一下,咱们的家里,电器一个个如同小精灵,随时准备为我们服务,可它们背后可少不了那神秘的变压器。
开关电源变压器,就像是电流的调音师,把输入的电压调成适合电器的小歌声,真的是个好帮手。
咱们得了解开关电源是个什么玩意儿。
它可不是简单的电源,里面的“开关”指的是那小小的开关元件,它负责不断地开和关,就像是在跟电流打招呼一样。
咱们平常用的手机充电器、电脑电源,都是这类的开关电源。
想象一下,如果没有它们,咱们的手机就得干瞪眼,电量永远停在“快没电”的状态,那可真是个麻烦事儿。
再说说变压器的工作。
开关电源变压器通过一个很聪明的办法,把电流先变成高频率的交流电。
这个高频率的交流电就像是跑得飞快的小兔子,能量损耗少,效率高。
随后,它会经过变压器的“调音”,把电压降低,输出给我们的电器。
这样一来,电器就能安心地工作了。
就像咱们吃饭,得先把米洗净,再煮熟,才能入口。
这一步可不能省。
开关电源变压器的设计也特别巧妙。
它们用的是磁芯,通常是铁氧体的材料,这种材料能够有效地集中和传递磁场。
你想啊,要是没有这个材料,电流就像是没头苍蝇,东撞西撞,根本没法集中力量工作。
变压器就是在这个关键时刻,发挥了它的“组织能力”,把电流引导得有条不紊。
说到这里,咱们再聊聊开关电源变压器的优点。
首先就是体积小,特别适合现代家居的需求。
现在的电器设计都追求轻薄,谁还愿意放个大箱子在桌子上呢?效率高,能省不少电费。
试想一下,每个月省下的电费,够你买几杯奶茶了,真是赚到了。
不过,咱们也不能忽视一些问题。
开关电源变压器在工作时,会发出一些噪音,虽然不算太大,但在静谧的夜晚,听上去就像是虫鸣,让人心烦。
再就是,假如使用不当,可能会出现过热的情况,甚至烧掉设备。
所以,选对品牌和型号,确保质量,是相当重要的。
开关电源变压器的工作原理虽然看似复杂,但它却为我们的生活提供了便利。
反激式变压器开关电源工作原理所谓反激式变压器开关电源,是指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。
图1-19-a是反激式变压器开关电源的简单工作原理图,图1-19-a中,Ui是开关电源的输入电压,T是开关变压器,K是控制开关,C是储能滤波电容,R是负载电阻。
图1-19-b是反激式变压器开关电源的电压输出波形。
把图1-19-a与图1-16-a进行比较,如果我们把图1-16-a中开关变压器次级线圈的同名端对调一下,原来变压器输出电压的正、负极性就会完全颠倒过来,图1-19-b所示的电压输出波形基本上就是从图1-16-b的波形颠倒过来的。
不过,因为图1-16-b的波形对应的是纯电阻负载,而图1-19-b的负载是一个储能滤波电容和一个电阻并联。
由于储能滤波电容的容量很大,其两端电压基本不变,变压器次级线圈输出电压uo相当于被整流二极管和输出电压Uo进行限幅,因此,图1-16-b中输出电压uo的脉冲尖峰完全被削除,被限幅后的剩余电压幅值正好等于输出电压Uo的最大值Up,同时也等于变压器次级线圈输出电压uo的半波平均值Upa。
下面我们来详细分析反激式变压器开关电源的工作过程(参考图1-20)。
图1-19-a中,在控制开关K接通的Ton期间,输入电源Ui对变压器初级线圈N1绕组加电,初级线圈N1绕组有电流i1流过,在N1两端产生自感电动势的同时,在变压器次级线圈N2绕组的两端也同时产生感应电动势,但由于整流二极管的作用,没有产生回路电流。
相当于变压器次级线圈开路,变压器次级线圈相当于一个电感。
因此,流过变压器初级线圈N1绕组的电流就是变压器的励磁电流,变压器初级线圈N1绕组两端产生自感电动势可由下式表示:或上式中,e1为变压器初级线圈N1绕组产生的自感电动势,L1是变压器初级线圈N1绕组的电感,N1为变压器初级线圈N1绕组线圈绕组的匝数,为变压器铁心中的磁通。
正激式变压器开关电源工作原理
在磁储能阶段,输入电压先经过整流滤波电路得到DC电压,然后进入开关管的控制电路。
通过开关管的控制,使得开关管在合适的时机打开和关闭。
当开关管闭合时,输入电源的电流通过原边绕组,产生一定的能量储存在磁场中。
同时,在开关管打开时,能量从磁场中释放出来,通过反向变压器作用在辅助绕组上。
在变压器关闭阶段,当开关管断开时,输入电源的电流停止流动,辅助绕组上的能量通过变压器作用,在次级绕组上形成输出电压。
此时,输出端的整流滤波电路将输出的交流电转换为直流电并进行滤波,在电容的作用下将波纹电流平滑。
在反馈调整阶段,输出电压经过反馈控制电路进行采样,与设定的参考电压进行比较。
如果输出电压高于参考电压,反馈控制电路将信号发送给开关管的控制电路,降低开关管的导通时间,降低输入电流,减小输出电压。
相反,如果输出电压低于参考电压,反馈控制电路会提高开关管的导通时间,增加输入电流,提高输出电压。
通过这种反馈调整机制,输出电压可以稳定在设定值附近。
正激式变压器开关电源的工作原理要点在于磁能的存储和释放。
通过合适的控制开关管的导通时间和阻断时间,可以实现能量的储存和释放,从而实现输出电压的控制和稳定。
此外,正激式变压器开关电源还具有一些特点,如输出电压隔离性好,适用于大范围的输入电压,具有过流、过载保护等功能。
总之,正激式变压器开关电源是一种常见的电源设计,其工作原理基于磁能的存储和释放,通过合适的控制和反馈机制实现输出电压的稳定和调整。
开关电源驱动变压器的工作原理是通过高频开关管的开关控制,将输入电压转换为高频交流电,再通过变压器变换为所需的输出电压。
具体来说,开关电源的工作流程是:电源→输入滤波器→全桥整流→直流滤波→开关管(振荡逆变)→开关变压器→输出整流与滤波。
其中,交流电源输入经整流滤波成直流,通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上;开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载;输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的。
在这个过程中,开关电源变压器起到能量传递和转换作用。
在反激式电路中,当开关管导通时,变压器把电能转换成磁场能储存起来;当开关管截止时则释放出来。
在正激式电路中,当开关管导通时,输入电压直接向负载供给并把能量储存在储能电感中;当开关管截止时,再由储能电感进行续流向负载传递。
此外,变压器的结构一般由铁芯和线圈组成。
铁芯是由硅钢片叠压而成,可以有效地减小铁芯的磁滞损耗和涡流损耗。
线圈是由绕在铁芯上的导线组成,通过变换线圈的匝数比,可以实现输入电压和输出电压的变换。
变压器的输出电压是由输入电压和变压器的匝数比来决定的,匝数比越大,输出电压越低。
推挽式变压器开关电源原理推挽式变压器开关电源原理陶显芳老师谈开关电源原理与设计-所谓双激式变压器开关电源,就是指在一个工作周期之内,变压器的初级线圈分别被直流电压正、反激励两次。
与单激式变压器开关电源不同,双激式变压器开关电源一般在整个工作周期之内,都向负载提供功率输出。
双激式变压器开关电源输出功率一般都很大,因此,双激式变压器开关电源在一些中、大型电子设备中应用很广泛。
这种大功率双激式变压器开关电源最大输出功率可以达300瓦以上,甚至可以超过1000 ^瓦。
推挽式、半桥式、全桥式等变压器开关电源都属于双激式变压器开关电源。
本次先就其中的推挽式变压器开关电源进行讲解。
推挽式变压器开关电源的工作原理在双激式变压器开关电源中,推挽式变压器开关电源是最常用的开关电源。
由于推挽式变压器开关电源中的两个控制开关K1和K2轮流交替工作,其输出电压波形非常对称,并且开关电源在整个工作周期之内都向负载提供功率输出,因此,其输出电流瞬间响应速度很高,电压输出特性也很好。
推挽式变压器开关电源是所有开关电源中电压利用率最高的开关电源,它在输入电压很低的情况下,仍能维持很大的功率输出,所以推挽式变压器开关电源被广泛应用于DC/AC逆变器,或DC/DC转换器电路中。
1.交流输出推挽式变压器开关电源一般的DC/AC逆变器,如交流不间断电源(简称UPS,大多数都是采用推挽式变压器开关电源电路。
这种DC/AC逆变器工作频率很高,所以体积可以做得非常小;由于这个特点,推挽式变压器开关电源也经常用于AC/AC转换电路中,以减小电源变压器的体积。
T图卜2 7图1-27是交流输出纯电阻负载推挽式变压器开关电源的简单原理图。
图中,K1、K2是两个控制开关,它们工作的时候,一个接通,另一个关断,两个开关轮流接通和关断,互相交替工作;T 为开关变压器,N1、N2为变压器的初级线圈,N3为变压器的次级线圈;Ui为直流输入电压,R为负载电阻;uo为输出电压,io为流过负载的电流。
开关电源变压器工作原理开关电源变压器是开关电源中最关键的部件之一,它起着将输入电源的电压转换为所需输出电压的作用。
在电子设备中,开关电源变压器被广泛应用于各种场合,如电脑、手机、电视等。
开关电源变压器的工作原理可以简单地描述为:通过变压器的变换作用,将输入电压转换为输出电压。
具体来说,当输入电压施加到变压器的输入侧时,通过变压器的磁耦合作用,使得输入侧线圈中的电流产生磁场。
同时,这个磁场也会穿过输出侧线圈,从而在输出侧线圈中感应出电压。
在开关电源变压器中,输入侧线圈通常被称为主线圈,而输出侧线圈则被称为副线圈。
主线圈中的电流和输入电压呈线性关系,而副线圈中的电压则与主线圈中的电流成正比。
通过合理选择主副线圈的匝数比例,可以实现不同的输入输出电压转换。
为了提高开关电源变压器的效率和稳定性,通常会采用一些特殊的设计措施。
其中一个重要的措施是使用磁性材料来制作变压器的铁芯。
这种磁性材料可以有效地增加变压器的磁感应强度,从而提高能量的传输效率。
同时,铁芯还可以起到屏蔽外部电磁干扰的作用,提高开关电源的稳定性。
为了提高开关电源变压器的效率,还可以采用谐振技术。
谐振技术通过合理设计电路参数,使得开关电源在工作过程中能够处于谐振状态,从而减小功率损耗,提高能量利用率。
同时,谐振技术还可以减小开关电源的尺寸和重量,提高整体性能。
在实际应用中,开关电源变压器还需要考虑一些其他因素,如温度、电流、功率等。
温度是一个重要的影响因素,高温会导致变压器的损耗增加,从而影响工作效果。
因此,在设计和选择开关电源变压器时,需要合理考虑工作温度范围,以确保其稳定可靠的工作。
总结起来,开关电源变压器是开关电源中不可或缺的组成部分,其工作原理是通过变压器的变换作用将输入电压转换为所需输出电压。
通过合理设计和选择,可以提高开关电源变压器的效率和稳定性。
开关电源变压器的工作原理对于理解开关电源的工作原理和优化开关电源的设计都具有重要意义。
开关电源变压器工作原理
开关电源变压器工作原理是基于电磁感应原理和功率电子器件的工作特性。
在开关电源变压器中,主要包含一个输入电源、功率开关器件、磁性材料、控制电路和输出负载等部分。
首先,输入的交流电源经过整流和滤波得到直流电压,然后经过控制电路控制功率开关器件的开关状态,将高频脉冲信号输入到变压器的初级绕组。
功率开关器件主要有晶体管(MOSFET)、双向可控硅(TRIAC)或其他开关器件,通过不断地开关和关断,使得输入电压在变压器的初级绕组上形成一系列的矩形脉冲信号。
当功率开关器件导通时,脉冲信号作用于变压器的初级绕组,产生磁通。
磁通通过磁性材料(如铁芯)传导到变压器的次级绕组,从而在次级绕组上感应出相应的电压。
这个电压可以根据变压器的绕组比例进行升压或降压。
控制电路通过不断调节功率开关器件的开关频率和占空比,来控制输出电压的大小和稳定性。
同时,变压器的磁性材料起到了增强磁感应强度、提高能量转换效率以及隔离输入与输出电路的作用。
最后,经过变压器的次级绕组的电压经过滤波电路去除脉动,最终供给输出负载。
通过不断地控制开关器件的开关状态,可以实现对输出电压的精确控制和调节。
总之,开关电源变压器通过控制功率开关器件的开关状态和变
压器的电磁感应作用,将输入电压转换为所需的输出电压。
具有体积小、效率高、稳定性好等特点,广泛应用于电子设备中。
开关电源变压器原理开关电源变压器是一种用于电子设备中的重要元件,它能够将输入的电压通过变换实现输出电压的升降。
在现代电子设备中,开关电源变压器被广泛应用于各种电子产品中,如电视、手机充电器、电脑电源等。
那么,开关电源变压器的工作原理是什么呢?首先,我们需要了解开关电源变压器的基本结构。
开关电源变压器通常由输入端、输出端、磁芯、绕组和开关管等组成。
输入端接收交流电源,经过整流、滤波后形成直流电压,然后通过开关管的开关控制,产生高频脉冲信号,进而通过磁芯的变压作用,最终在输出端得到所需的电压。
其次,开关电源变压器的工作原理是利用了磁芯和绕组的相互作用。
当开关管导通时,输入电压通过绕组产生磁场,磁场将磁芯磁化,同时在输出端产生相应的电压;而当开关管截止时,磁芯释放储存的能量,产生反向电压,通过绕组输出到负载端。
这样,通过不断地开关控制,可以实现输入电压到输出电压的变换。
此外,开关电源变压器还具有高效、小体积、轻便等特点。
相比传统的线性电源变压器,开关电源变压器在能量转换效率上更高,可以达到90%以上,同时由于工作频率较高,所以可以使用较小的磁芯和绕组,从而实现更小体积的设计。
在实际应用中,开关电源变压器还需要配合控制电路进行精确的控制。
控制电路通过对开关管的开关频率和占空比进行调节,可以实现对输出电压的精确控制,同时还能实现过载、短路等保护功能,确保电子设备的安全稳定工作。
总的来说,开关电源变压器是一种重要的电子元件,它通过磁芯和绕组的相互作用,实现了输入电压到输出电压的变换,具有高效、小体积、轻便等特点。
在现代电子设备中发挥着不可替代的作用,是电子设备中不可或缺的组成部分。
整流输出推挽式变压器开关电源工作原理首先,交流输入部分通过交流电源将交流电提供给开关电源,并经过
输入滤波电路进行滤波处理,以消除电源中的干扰信号。
然后,经过桥式
整流电路将交流电转换为脉冲电压信号。
接下来是逆变变压器部分,逆变变压器是整个开关电源的核心部件,
它通常由两个互相耦合的绕组和磁性材料制成。
其中一个绕组称为主绕组,它接收整流电路输出的脉冲电压信号,另一个绕组称为副绕组,它用于耦
合能量传递。
主绕组的输入端通过开关管将输入电压源接入,并通过高频
开关工作,将输入电压信号频率变高。
当开关管通断时,磁场线会从主绕
组向副绕组传送,从而将主绕组的能量传递给副绕组。
通过合适的绕组比
例和开关管的工作频率,可以实现理想的变压效果。
最后,整流输出部分通过输出滤波电路对变压器输出的脉冲电压信号
进行滤波处理,使其变得更平滑,然后通过稳压电路进行稳定。
滤波电路
通常采用电容和电感元件,可以将脉冲电压转换为稳定的直流电压。
稳压
电路则用于保持输出电压的稳定性,在电压有波动时进行补偿,以保证输
出电压的稳定性和可靠性。
总之,整流输出推挽式变压器开关电源利用逆变变压器的工作原理,
将交流电转换为直流电。
它的核心部件是逆变变压器,通过高频开关和合
适的变压比例来实现变压效果。
整流输出部分通过滤波和稳压电路对输出
电压进行处理和稳定。
整个工作过程中,可以实现高效率、高频工作和输
出稳定等优点,为各种电子设备提供可靠高效的电源供应。
开关电源变压器:大功率变压器的完美魔法开关电源变压器是电子设备中不可或缺的一部分。
它能够将高压强电转换为稳定的低压直流电,为各种电子设备提供可靠的电力。
那么,开关电源变压器的工作原理是什么呢?
首先,我们需要了解几个基本概念。
开关电源变压器分为主变压器和辅助电路两部分。
主变压器通过变换磁场来转换电压。
而辅助电路则包含开关管、电感器、电容和变压器等组件。
这些组件相互作用来使电压转换频率达到上百kHz,从而使变压器工作于开关状态。
在工作时,开关管交替导通和截止,使电流在原、辅助电路中流动,同时也使电磁场逐渐变化。
当开关管导通时,辅助电容会充电,而电感器中的电流则会增加。
当开关管截止时,辅助电容会放电,而电感器中的电流则会减小。
这种交替变化产生的电磁场会使主变压器中的磁通量随之变化,从而转换原始电源电压为我们需要的电压。
开关电源变压器因其高效率、高可靠性和小尺寸等优点而得到广泛应用。
它可以为笔记本电脑、数码相机、手机等各种便携式设备供电,也可以为家用电器、计算机、网络设备等大功率设备供电。
在未来,随着科技的不断发展,开关电源变压器也将越来越普及。
开关电源变压器原理开关电源变压器(Switching Power Transforme)是一种工作在开关状态下的电源变压器,它通过使用高频开关器件(如晶体管、MOSFET等)在输入端和输出端之间以可调谐的频率开关,以在较短的时间内传输电能。
与传统的线性电源变压器相比,开关电源变压器具有以下几个优点:高效率、负载能力强、体积小、重量轻、适应性强及输出电压稳定等。
下面将详细介绍开关电源变压器的原理。
1.基本结构2.工作原理开关电源变压器的工作原理与传统线性电源变压器的原理不同。
传统线性电源变压器通过变压器的磁耦合作用,将输入电压变换成输出电压或电流。
而开关电源变压器通过频率可调谐的开关电路将输入电压切割成高频的脉冲信号,经过变压器传输后,再通过滤波电路将高频脉冲信号转换成直流电压或交流电压。
开关电源变压器的工作频率通常在几十kHz到几百kHz之间。
3.工作过程当输入电源给定一个开关信号时,开关电源变压器开始工作。
开关信号的频率通常在几十kHz到几百kHz之间,这个开关信号使得开关电源控制器将输入电压切换成高频脉冲信号。
这些高频脉冲信号通过变压器耦合到输出绕组,经过变压器变换并纠正输出电压误差。
最后,通过滤波电路将高频脉冲信号转换成平滑的输出电压。
4.关键技术为了保证开关电源变压器的正常工作,有几个关键技术需要注意:(1)开关器件的选择和驱动。
开关电源变压器通常使用晶体管、MOSFET等开关器件,选择适当的开关器件可提高整个系统的效率和可靠性,并且需要使用驱动电路确保开关器件的工作正常。
(2)变压器的设计。
变压器是开关电源变压器的核心部件,合理设计变压器的绕组和参数可以提高变压器的效率和功能。
(3)滤波电路和稳压电路的设计。
滤波电路和稳压电路的设计对于保证开关电源变压器的输出稳定性起着至关重要的作用。
(4)开关电源控制电路的设计。
开关电源控制电路通过调整开关频率和占空比来控制输出电压,需要经过精确的设计来保证电源的稳定性和安全性。
开关电源变压器原理图
开关电源变压器是一种用于将交流电压转换为所需的输出电压的电力转换装置。
它由输入部分和输出部分组成,通过一定的工作方式将输入的高频交流电流变换为输出的低频直流电流。
输入部分包括输入电源、开关管、变压器的一次绕组、滤波电容和滤波电感。
其中,输入电源为直流电源,在控制电路的作用下,开关管间隔地开关通断,当开关管导通时,输入电源的电流流过开关管和变压器的一次绕组,形成一次电流;当开关管断开时,输入电源的电流被切断,一次电流变成间断流。
输出部分由变压器的二次绕组、整流电路、滤波电容和负载组成。
当开关管导通时,变压器的一次电流通过互感作用于二次绕组,形成二次电流;当开关管断开时,一次电流断开,二次电流也随之消失。
整流电路用于将二次电流变成相对稳定的直流电流,滤波电容则用于将直流电流的脉动减小,以确保输出电压的稳定性。
最后,输出电压连接到负载上,以提供所需的电力。
通过不断地轮流开关和断开开关管,开关电源变压器将高频交流电流转换为稳定的低频直流电流,实现了输入电压到输出电压的转换。
总结:开关电源变压器将输入的高频交流电流通过开关管和变压器的一次绕组转换成一次电流,并通过变压器的互感作用在二次绕组形成二次电流。
通过整流电路和滤波电容将二次电流变成稳定的直流电流,输出给负载。
开关电源原理与设计整流输出推挽式变压器开关电源1开关电源原理与设计整流输出推挽式变压器开关电源1一、开关电源原理与设计开关电源是一种通过开关器件(如晶体管、MOSFET、IGBT等)对直流电压进行开关切换的电源。
其工作原理是通过将交流电源转换为高频脉冲信号,再经过整流和滤波电路获得所需的直流输出电压。
相比传统的线性电源,开关电源具有体积小、效率高和稳定性好等优点,因而得到了广泛应用。
开关电源主要由输入电路、开关控制电路和输出电路三部分组成。
输入电路主要用于将交流电源转换为直流电源,开关控制电路用于控制开关器件的开关状态,输出电路则用于将开关器件输出的高频脉冲信号转换为所需的直流输出电压。
二、推挽式变压器开关电源推挽式变压器开关电源是一种常用的开关电源结构,其主要特点是采用推挽式变压器来实现输入电流的隔离和输出电压的变换。
1.输入电路推挽式变压器开关电源的输入电路一般包括输入滤波电路、整流电路和功率因数校正电路。
(1)输入滤波电路:输入滤波电路主要用于对输入电压进行滤波,以消除输入电压的高频噪声和干扰,提供稳定的直流电压给整流电路使用。
(2)整流电路:整流电路一般采用全波整流或桥式整流电路来将交流电源转换为直流电源。
全波整流电路通过二极管桥将输入交流电压转换为脉冲电压,而桥式整流电路则可以实现更高的整流效率。
(3)功率因数校正电路:功率因数校正电路主要用于改善开关电源的功率因数,以降低对电网的污染。
常用的功率因数校正技术有桥式整流功率因数校正和直流并联功率因数校正。
2.开关控制电路开关控制电路主要用于控制开关器件的开关状态,以实现开关电源的输出调节和保护功能。
(1)PWM控制技术:PWM控制技术通过调节开关器件的导通时间和截止时间来实现对输出电压的调节,以达到恒定输出电压的目的。
常用的PWM控制技术有固定频率PWM控制和可变频率PWM控制。
(2)反馈控制技术:反馈控制技术通过将输出电压与参考电压进行比较,产生误差信号并经过PID控制后调节PWM信号的占空比,以实现对输出电压的精确调节。
变压器开关电源致命原理
在Toff期间,控制开关K关断,流过变压器初级线圈的电流突然为0。
由于变压器初级线圈回路中的电流产生突变,而变压器铁心中的磁通量不能突变,因此,必须要求流过变压器次级线圈回路的电流也跟着突变,以抵消变压器初级线圈电流突变的影响,要么,在变压器初级线圈回路中将出现非常高的反电动势电压,把控制开关或变压器击穿。
如果变压器铁心中的磁通ф产生突变,变压器的初、次级线圈就会产生无限高的反电动势,反电动势又会产生无限大的电流,而电流在线圈中产生的磁力线又会抵制磁通的变化,因此,变压器铁心中的磁通变化,最终还是要受到变压器初、次级线圈中的电流来约束的。
因此,在控制开关K关断的Toff期间,变压器铁心中的磁通主要由变压器次级线圈回路中的电流来决定,即:
e2 =-N2*dф/dt =-L2*di2/dt = i2R —— K关断期间 (1-64)
式中负号表示反电动势e2的极性与(1-62)式中的符号相反,即:K接通与关断时变压器次级线圈产生的感应电动势的极性正好相反。
对(1-64)式阶微分方程求解得:
式中C为常数,把初始条件代入上式,就很容易求出C,由于控制开关K由接通状态突然转为关断时,变压器初级线圈回路中的电流突然为0,而变压器铁心中的磁通量不能突变,因此,变压器次级线圈回路中的电流i2一定正好等于控制开关K接通期间的电流i2(Ton+),与变压器初级线圈回路中励磁电流被折算到变压器次级线圈回路电流之和。
所以(1-65)式可以写为:
(1-66)式中,括弧中的第一项表示变压器次级线圈回路中的电流,第二项表示变压器初级线圈回路中励磁电流被折算到变压器次级线圈回路的电流。
图1-16-a单激式变压器开关电源输出电压uo等于:
(1-68)式中的Up-就是反击式输出电压的峰值,或输出电压最大值。
由此可知,在控制开关K关断瞬间,当变压器次级线圈回路负载开路时,变压器次级线圈回路会产生非常高的反电动势。
理论上需要时间t等于无限大时,变压器次级线圈回路输出电压才为0,但这种情况一般不会发生,因为控制开关K的关断时间等不了那么长。
从(1-63)和(1-67)式可以看出,开关电源变压器的工作原理与普通变压器的工作原理是不一样的。
当开关电源工作于正激时,开关电源变压器的工作原理与普通变压器的工作原理基本相同;当开关电源工作于反激时,开关电源变压器的工作原理相当于一个储能电感。
如果我们把输出电压uo的正、负半波分别用平均值Upa、Upa-来表示,则有:
分别对(1-71)和(1-72)两式进行积分得:
由此我们可以求得,单激式变压器开关电源输出电压正半波的面积与负半波的面积完全相等,即:
Upa×Ton = Upa-×Toff —— 一个周期内单激式输出 (1-75) (1-75)式就是用来计算单激式变压器开关电源输出电压半波平均值Upa和Upa-的表达式。
上面(1-73)、(1-74)、(1-75)式中,我们分别把Upa和Upa-定义为正半波平均值和负半波平均值,简称半波平均值,而把Ua 和Ua- 称为一周平均值。
从图1-16-b可以看出,Upa正好等于Up,但Upa-并不等于Up- ,Upa- 小于Up-
半波平均值Upa和Upa-,以及一周平均值Ua 和Ua- ,对于分析开关电源的工作原理是一个非常重要的概念,下面经常用到,在这里务必记清楚。
在开关电源中,正激电压和反激电压是同时存在的,但在单激式开关电源中一般只能有一种电压用于功率输出。
这是因为单激式开关电源一般都要求输出电压可调,即:通过改变控制开关的占空比来调整开关电源输出电压的大小。
如:在正激式开关电源中,只有(1-75)式等号左边Upa电压向负载提供功率输出,通过改变控制开关的占空比,可以改变其输出电压的平均值;在反激式开关电源中,只有(1-75)式等号右边Upa-电压向负载提供功率输出,通过改变控制开关的占空比,可以改变其输出电压的半波平均值。
在(1-75)式中,如果把等号左边的Upa看成是正激电压,则等号右边的Upa-就可以看成是反激电压,反之则反。
在正激式开关电源中,由于只有正激电压Upa向负载提供功率输出,所以反激电压Upa-就相当于一个附属产品需要另外回收;在反激式开关电源中,由于只有反激电压Upa-向负载提供功率输出,所以正激电压Upa就相当于用来对能量进行存储,以便于给反激电压Upa-提供能量输出。
如果(1-75)式中正激电压没有电流输出,就不能把正激电压看成是正激式输出电压,我们应该把它看成是反激式输出电压的一个过程,就是为反激式输出电压存储能量。
这样定义虽然有点勉强,但主要目的还是为了让我们增强对开关电源工作原理的理解。
这是因为,(1-75)式中无论是正激电压Upa或是反激电压Upa-,都是由流过变压器初级线圈的励磁电流产生的磁通,通过互感的作用所产生的。
但励磁电流产生的磁通并不直接向正激电压Upa提供能量输出,因为(1-71)、(1-72)、(1-73)、(1-74)等式中的磁通并不是由正激电压产生的,而是由励磁电流自己产生的。
励磁电流产生的磁通ф虽然通过电磁感应会产生正激电压,但不产生正激电流输出,即:励磁电流对正激式输出电压不提供功率输出。
不管正激式输出功率或电流多大,变压器初级线圈中的励磁电流或磁通的变化只与输入电压和变压器的初级电感量有关,而与正激式输出功率或电流大小无关。
这是因为我们把变压器铁心中的磁通ф分成了两个部分,即:励磁电流产生的磁通和正激电流产生的磁通,来进行分析的缘故。
正激输出电流产生的磁通与流过变压器初级线圈电流产生的磁通,方向相反,互相可以抵消,而剩下来的磁通正好就是励磁电流产生的;因此,只有励磁电流产生的磁通才会产生反激式输出电压和电流。
正激式输出电压只与变压器的输入电压和变压器的初、次级线圈的匝数比有关,两种电压输出机理是不完全一样的。
在变压器开关电源中,正激式输出电压的计算比较简单,而反激式输出电压的计算相对来说很复杂,因此,如果没有十分必要,最好采用半波平均值的概念和(1-75)式,通过计算正激电压的半波平均值,来推算反激式输出电压的半波平均值。
因此,(1-75)式主要还是用来计算反激式输出电压的半波平均值的。
另外,还需特别注意:(1-75)式中,正激电压的幅值或半波平均值是不会跟随控制开关的接通时间Ton或占空比D的改变而改变的;而反激电压的幅值或半波平均值则要跟随控制开关的接通时间Ton或占空比D的改变而改变,占空比D越大,反激电压的幅值或半波平均值就越高。
正激式开关电源与反激式开关电源的区别不只是输出电压极性的不同,更重要的是变压器的参数要求不一样;在正激式开关电源中,反激式输出电压的能量与正激式输出电压的能量相比,一般都比较小,有时甚至可以忽略。
根据(1-63)式与半波平均值的定义,可以求得正激式开关电源输出电压为:
(1-76)、(1-77)和(1-78)、(1-79)式看出:
当开关电源工作于正激式输出状态的时候,改变控制开关K的占空比D,只能改变输出电压(图1-16-b中正半周)的平均值Ua ,而输出电压的幅值Up不变;当开关电源工作于反激式输出状态的时候,改变控制开关K的占空比D,不但可以改变输出电压uo(图1-16-b中负半周)的幅值Up- ,而且也可以改变输出电压的平均值Ua- 。
这里还需提请注意,在决定反激式开关电源输出电压的(1-78)式中,并没有使用反激输出电压最大值或峰值Up-的概念,而式使用的Up正好是正击式输出电压的峰值,这是因为反激输出电压的最大值或峰值Up-计算比较复杂((1-68)式),并且峰值Up-的幅度不稳定,它会随着输出负载大小的变化而变化;而正击式输出电压的峰值Up则不会随着输出负载大小的变化而变化。