算开关电源变压器原理的变压器

  本文主要是关于和低频的相關介绍并着重对电源和变压器进行了详尽的阐述。

  开关电源能替代低频变压器吗

  1、低频变压器不会被代替的;

  2、低频变压器没有开关电源的脉冲干扰;

  3、低频变压器具有隔离各种电网脉冲干扰;

  4、低频变压器具有开关电源没法抗衡的抗浪涌能力特別是雷电;

  5、低频变压器制作的线性电源具有最佳的引人纹波性能;

  6、低频变压器输出端可使用低压开关芯片,具有隔离的同时吔具有很高的效率;

  在工业上低频变压器可很好的隔离各种大功率变频,伺服相控导致的干扰。

  开关电源和变压器的区别

  开关电源和变压器的用途广泛同时它们也有着不同的区别,不管是在功能上还是用途上都有着很大的不同简单的说,变压器是一种┅个上的而开关电源是一个由多个电子元件组成的可以实现相应电能变换的电路。他们的不同可以从功能上和用途上区分开来如下图莋参考:

  一、开关电源和变压器功能上的区别

  1、开关电源是直流--直流,变压器是交流--交流;

  2、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就是,铁芯是铁氧体之类的其体积小,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叠加起来(防止渦流产生焦耳热);

  3、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變压器也只是变压而已,没有整流功能;

  4、开关电源:与传统电源相比具有功耗小、效率高、体积小、重量轻、稳压范围宽等特点,广泛用于及外围设备、通信、自动控制、家用电器等领域但开关电源的突出缺点是产生较强的电磁干扰,干扰信号既具有很宽的频率范围又有一定的幅度,经传导和辐射会电磁环境对通信设备和电子产品造成干扰。如果处理不当开关电源本身就会变成一个干扰源。

  传统变压器电源:缺点就是体积重效率低,但目前市场上厂家为了追求利润都是采用劣质的硒钢片或假的,导致变压器过热效率更低。

  二、开关电源和变压器在用途上有什么区别

  开关电源:开关电源能很稳定的把一定范围之内的电压转为很精确的低壓或高压(例如110V-250输入,输出电压可以稳定的控制在需要的电压正负不差0.5v)

  变压器:变压器的输出电压是随着输入电压不断变化着的,即输入电压增高输出电压也增加输入电压降低输出电压也降低。

  综上所述可得出结论开关电源是先将交流电变成直流电直流电通过功率开关管再变成更高频率的交流电通过高频变压器进行电压转换不但效率提高而且频率高了之后大大缩小了体积,也节约了铜铁损耗因为通过功率开关管控制所以在小时开关管导通的时间短,保持输出电压即可负载大时开关管不停地工作保持输出电压。所以开关電源输出电压稳定可以作为等高精度仪器选择。

  综上所述开关电源目前应用的范围更加的广泛更加的适应市场的需求,在了解了洳上开关电源和变压器的区别后也希望开关电源的各厂家能做好质量关,切勿因追求利益损害客户的利益

  开关电源和变压器啸叫嘚原因

  开关电源变压器发生啸叫的原因主要有四个方面:变压器的工艺问题、变压器的环路问题、变压器的铁心问题以及开关电源的負载问题,下面一一分析

  (1)变压器的工艺问题

  ①浸漆烘干不到位,导致磁芯不牢固引起而发出响声;

  ②气隙的长度不适匼导致变压器的工作状态不稳定而发出响声;

  ③线包没有绕紧也可能导致响声;

  ④磁芯组合有气隙存在,高频时引起空气振动洏发出响声(变压器如果经过真空全浸一般不会发声)。

  (2)变压器的环路问题

  变压器的环路问题即指变压器的环路发生振荡從而引起变压器发生啸叫

  ①布线不当,从而造成干扰引发振荡导致响声;

  ②反馈回路参数设置不当,导致环路不稳定以致产苼振荡而发出响声;

  ③环路中元器件的质量问题如输入滤波容量不足,输出整流快恢复质量不好功率MOS管质量不好,RCD反冲吸收回路嘚高压电容或二极管质量不好等等这些问题都有可能导致震荡而引起响声。

  (3)变压器的铁心问题

  变压器铁心发生饱和时线圈中电流增大,变压器发热并产生自激震荡线圈的振荡引起周围空气的振动从而发出响声。

  (4)开关电源的负载问题

  ①开关电源在空载或轻载的情况下在某些工作点处会发生振荡现象,表现为变压器的啸叫和输出的不稳定

  发生这种现象是由于空载/轻载时,开关瞬时开通时间过大从而造成输出能量太大进而电压过冲也很大,需要较长的时间去恢复到正常电压因此开关需停止工作一段时間,这样开关就工作于间歇性工作模式使变压器发生较低频率(有规律的间歇性全截止周期或占空比剧烈变化的频率)的振动。

  ②變压器工作在严重的超载状态时刻都有烧毁的可能——这就是许多电源烧毁前“惨叫”的由来。

  开关电源变压器检测方法

  (1)外观检查开关工作频率较高,为15625Hz一般使用磁性材料来导磁,常见故障是绕组之间漏电或短路检查时首先应从外表来观察是否有打火燒焦的痕迹,外表是否太脏各引脚间是否有污物(有些开关电源变压器各引脚间距很小,如三洋83P机芯开关电源变压器)由于开关电源變压器是紧贴安装的,容易积灰碰到气候或环境潮湿时易放电打火。

  (2)测试开关电源变压器外观无问题,可用万用表其值判斷线圈是否有断路故障。用万用表对短路较为严重的开关电源变压器也可测出测量时可选择适当的电阻档,使测量的电阻值在中值附近根据绕组的匝数及使用的线径,查出漆包线的每米欧姆值计算绕组的欧姆值,与测量的电阻值比较就能判断是否有短路现象,但这呮是粗略测量有些开关电源变压器由于匝间绝缘,或层间绝缘击穿电阻值相差不多,就不一定能测量出来

  开关电源变压器各绕組之间的绝缘电阻为无穷大,各绕组和磁芯(铁芯)之间的绝缘电阻也应该使无穷大

  (3)替代测量。若手头有一只同规格的开关电源变压器可采用替代测试,该法直观、省事希望帮助到你

  关于开关电源和变压器的相关介绍就到这了,希望通过本文能让你对开關电源和变压器有更全面的认识

推挽式使用的开关变压器有两个初级线圈它们都属于励磁线圈,但流过两个线圈的电流所产生的磁力线方向正好相反因此,推挽式变压器属于双激式变压器;另外推挽式开关电源变压器的次级线圈会同时被两个初级线圈所产生的磁场感应,因此变压器的次级线圈同时存在正、反激电压输出;推挽式开關电源有多种工作模式,如:交流输出、整流输出、稳压输出等工作模式,各种工作模式对变压器的参数要求会有不同的要求

1-8-1-4-1.推挽式開关电源变压器初级线圈匝数的计算

由于推挽式变压器的铁心分别被流过变压器初级线圈N1绕组和N2两个绕组的电流轮流进行交替励磁,变压器铁心的磁感应强度B可从负的最大值-Bm,变化到正的最大值+Bm因此,推挽式变压器铁心磁感应强度的变化范围比单激式变压器铁心磁感应強度的变化范围大好几倍并且不容易出现磁通饱和现象。

推挽式变压器的铁心一般都可以不用留气隙因此,变压器铁心的导磁率比单噭式变压器铁心的导磁率高出很多这样,推挽式变压器各线圈绕组的匝数就可以大大的减少使变压器的铁心体积以及变压器的总体积嘟可以相对减小。

推挽式开关电源变压器的计算方法与前面正激式或反激式开关电源变压器的计算方法大体相同只是对变压器铁心磁感應强度的变化范围选择有区别。对于具有双向磁极化的变压器铁心其磁感应强度B的取值范围,可从负的最大值-Bm变化到正的最大值+Bm

关于開关电源变压器的计算方法,请参考前面“1-6-3.正激式变压器开关电源电路参数计算”中的“2.1 变压器初级线圈匝数的计算”章节中的内容

(1-150)式囷(1-151)式就是计算双激式开关电源变压器初级线圈N1绕组匝数的公式。式中N1为变压器初级线圈N1或N2绕组的最少匝数,S为变压器铁心的导磁面积(单位:平方厘米)Bm为变压器铁心的最大磁感应强度(单位:高斯);Ui为加到变压器初级线圈N1绕组两端的电压,单位为伏;τ = Ton为控制开关的接通时间,简称脉冲宽度或电源开关管导通时间的宽度(单位:秒);F为工作频率,单位为赫芝一般双激式开关电源变压器工作于正、反激输出的情況下,其伏秒容量必须相等因此,可以直接用工作频率来计算变压器初级线圈N1绕组的匝数;F和τ取值要预留20%左右的余量式中的指数是统┅单位用的,选用不同单位指数的值也不一样,这里选用CGS单位制即:长度为厘米(cm),磁感应强度为高斯(Gs)磁通单位为麦克斯韦(Mx)。

1-8-1-4-2.推挽式開关电源变压器初、次级线圈匝数比的计算

A)交流输出推挽式开关电源变压器初、次级线圈匝数比的计算

推挽式开关电源如果用于DC/AC或AC/AC逆变电源即把逆变成交流输出,或把交流整流成后再逆变成交流输出这种逆变电源一般输出电压都不需要调整,因此电路相对比较简单工莋效率很高。

用于逆变的推挽式开关电源一般输出电压都是占空比等于0.5的方波由于方波的波形系数(有效值与半波平均值之比)等于1,因此方波的有效值Uo与半波平均值Upa相等,并且方波的幅值Up与半波平均值Upa也相等所以,只要知道输出电压的半波平均值就可以知道有效值再根据半波平均值,就可以求得推挽式开关电源变压器初、次级线圈匝数比

根据前面分析,推挽式变压器开关电源的输出电压uo主要由开關电源变压器次级线圈N3绕组输出的正激电压来决定。因此根据(1-128)、(1-129)、(1-131)其中一式就可以出推挽式变压器开关电源的输出电压的半波平均值。甴此求得逆变式推挽开关电源变压器初、次级线圈匝数比:

(1-152)式就是计算逆变式推挽开关电源变压器初、次级线圈匝数比的公式式中,N1为開关变压器初级线圈两个绕组其中一个的匝数N3为变压器次级线圈的匝数,Uo输出电压的有效值Ui为直流输入电压,Upa输出电压的半波平均值

(1-152)式还没有考虑变压器的工作效率,当把变压器的工作效率也考虑进去时最好在(1-152)式的右边乘以一个略大于1的系数。

B)直流输出电压非调整式推挽开关电源变压器初、次级线圈匝数比的计算

直流输出电压非调整式推挽开关电源就是在DC/AC逆变电源的交流输出电路后面再接一级整鋶滤波电路。这种直流输出电压非调整式推挽开关电源的控制开关K1、K2的占空比与DC/AC逆变电源一样一般都是0.5,因此直流输出电压非调整式嶊挽开关电源变压器初、次级线圈匝数比可直接利用(1-152)式来计算。即:

不过在低电压、大电流输出时,一定要考虑整流二极管的电压降

C)矗流输出电压可调整式推挽开关电源变压器初、次级线圈匝数比的计算

直流输出电压可调整式推挽开关电源的功能就要求输出电压可调,洇此推挽式变压器开关电源的两个控制开关K1、K2的占空比必须要小于0.5;因为推挽式变压器开关电源正反激两种状态都有电压输出,所以在同樣输出电压(平均值)的情况下两个控制开关K1、K2的占空比相当于要小一倍。当要求输出电压可调范围为最大时占空比最好取值为0.25。根据(1-140)和(1-145)式可求得:

(1-153)和(1-154)式就是计算直流输出电压可调整式推挽开关电源变压器初、次级线圈匝数比的公式式中,N1为变压器初级线圈N1或N2绕组的匝数N3为变压器次级线圈的匝数,Uo直流输出电压Ui为直流输入电压。

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