工频变压器及开关电源的工作原理
工频变压器的工作原理比较简单,由初级线圈输入的工频交流电压转换成磁场,经过导磁材料(通常为硅钢片)传输到次级线圈感应出电压。输出的为频率与输入频率相同,电压按照初次级的线圈匝数比降低的电压(如果次级的匝数多就是升压)。由于变压器输出的是交流电,而大部分的电器电路使用的为直流电,变压器输出的电压还需经过整流、滤波、稳压等电路,变成相对平滑稳定的电压供负载电路部分工作。
开关电源的核心变压元件仍然为变压器,并且同样遵循电压比等于匝数比的规则。与工频变压器不同的是,开关电源需要提升工作频率,也就是需要将低频的交流电压变为高频的交流电压,这就需要额外控制电路的实现。因为电路的工作是需要直流电的,所以要先将输入的交流电压经过整流,变为直流电压,才能通过后面的电路进行控制。下面以一个常用的手机充电器电路为例,简单了解一下开关电源的工作原理。
输入的220V交流电压经过整流和滤波之后,会变成310V左右的直流电压(也就是220V交流电压的峰值),下面就需要把这个直流电变成高频的交流电。想要把这个电压变成高频交流电,最简单的方法就是使用一个开关,使开关快速地断开与闭合,这样就可以把直流电变成高速的脉冲直流电压,实现这个开关的元件就是晶体管。晶体管,包括常用的三极管和场效应管等,这两种元件都是可以作为电子开关来使用的,也就是通过一个引脚的电压控制(三极管的基极以及场效应管的栅极),就可以使另外的两个引脚实现通断的控制。
有了开关,接下来就需要有控制这个开关的电路,这个电路的作用就是输出高速的开关信号控制开关管的导通与截止,这个电路叫做振荡电路。开关电源的振荡电路是分很多种的,无论哪一种,作用都是给开关管提供控制信号。
经过控制电路的控制,输入的电压就由低频的交流电变成了高频的脉冲直流电压,输入到变压器进行降压,由变压器输出的电压同样会经过整流、滤波变成直流电输出,提供给负载工作。与工频变压器有所不同的是,开关电源还多了一部分电压检测电路,它将输出的电压信号通过检测后反馈到变压器初级的控制电路中进行调压,这样就使得开关电源输出电压的稳定性有所提高,并且可以有很宽的输入电压范围。所以开关电源的工作过程,实际上是由交流-直流,直流-交流,再经过交流-直流的几个过程实现的。
在这里可能会有一个疑问,变压器不是只能通过交流电吗,为什么开关电源的直流电也能通过变压器变压?变压器确实是只能通过交流电的,具体一点讲就是需要有磁通量的变化,工频交流电由于是正弦波,并且存在正负半周,这样就会产生磁通量的变化。开关电源是由开关管把直流电变成脉冲直流的,开关管由截止到导通,再由导通到截止同样会产生磁通量的变化。
开关电源和变压器的区别
首先,开关电源是直流---直流,变压器是交流---交流;其次,开关电源工作的频率较高(一般在几十千赫兹),而变压器有高频,也有低频,开关电源里用到的脉冲变压器就是高频变压器,铁芯是铁氧体之类的磁芯,其体积小,效率高(频率越高效率就越高),说变压器大家首先想到的是工频变压器,它的工作频率50赫兹,就属于低频变压器了,其铁芯必须用软磁性材料的硅钢片叠加起来(防止涡流产生焦耳热);再次之:二者功能范畴不尽相同,开关电源包含了脉冲变压器,同时也包含了上下端整流部分,而不论是哪个频率段的变压器也只是变压而已,没有整流功能;
如果说案例,咱就说说电视机的电源电路吧!彩电的电源部分就是典型的开关电源;过去的黑白电视机电源电路部分就是工频变压器加上整流滤波稳压电路组成的。彩电电源是将220V的交流电直接整流为300V左右的直流电,再由开关三极管切割成高频脉冲,再通过脉冲磁芯变压器降压,再整流滤波输出低压直流(它的整个过程也解决了稳压问题);这些过程的总和才称得起开关电源。而黑白电视机里的工频变压器老哥一个就代表了你所说的变压器,它不包含整流滤波电路。所以说二者的功能范畴不尽相同。
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为什么开关式变压器只一个线圈,。它和老式的工频变压器什么区别,详细的给高分
开关变压器也是要有原线圈和副线圈的,它们的最大区别就是开关变压器的线圈数量少,工频变压器开关圈数多 ,主要原因是因为工频的频率是50Hz,而开关电源的频率要高的多,所以,感抗要求不那么高,也正因为如此,开关电源的体积、质量、转化效率都比工频变压器好得多……
开关电源里面的高频变压器一般都怎么选,它跟普通工频变压器在参数上哪些区别
所谓开关电源的变压器与普通工频变压器的最大区别是频率的不同,一般工频变压器采用硅钢片,高频变压器采用铁氧体、纳米晶等材料,他们不能混用,因为频率对他们的阻抗起到决定作用。
工频变压器VS开关电源,
工频变压器:缺点:体积大,重量大,效率低,稳压损耗大,可能会有工频噪声,因用铜多,以后相对成本会更高。 优点:结构简单,可靠性高。开关电源的优缺点正好相反。随着开关电源技术的成熟,半导体材料价格的下降,开关电源应用会越来越多,而工频变变压器做直流电源会越来越少。
工频变压器可以接到开关电源的电路上?
不能,工频变压器用的是铁芯,是金属材料的,本身就导电,只适合用在工频变压器,用在开关电源的高频上光是涡流损耗就会非常大而不能正常工作。开关电源用的是磁芯,导磁而不导电,不会有涡流损耗。再说开关电源对变压器的设计要求非常严格,不是随便接一个变压器上去就能正常工作的。你这种事对电流要求很大,电脑电源也提供不了这么大的电流。
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