開關(guān)電源如何通過變壓器進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換

那么小編說的“學(xué)習(xí)開關(guān)電源，新手最疑惑的一個(gè)點(diǎn)”是什么呢?其實(shí)就是開關(guān)電源變壓器初級(jí)輸入的是高頻的方波直流電，為什么會(huì)在變壓器次級(jí)感應(yīng)交流電壓?從理論上來說，直流是不能通過變壓器變壓的。那么究竟是什么原因呢?且聽小編細(xì)細(xì)叫來。

整體波形變換

首先介紹一下開關(guān)電源的整體電壓變換過程：AC交流→脈動(dòng)直流→高頻方波→穩(wěn)定直流。如下圖所示。

為了便于大家了解變壓器初級(jí)線圈的輸入電壓波形，進(jìn)行以下簡單分析。

變壓器初級(jí)前面是個(gè)什么電路呢?是整流濾波電路。交流電U1或U2輸入，經(jīng)過整流橋進(jìn)行整流，將交流電變成脈動(dòng)的直流電;如果沒有帶負(fù)載，那么經(jīng)過濾波電容后，將會(huì)得到一個(gè)比較穩(wěn)定的直流電，因?yàn)闆]有負(fù)載，電容就沒有放電回路，就會(huì)一直保持其兩端電壓不變。如果帶負(fù)載，就會(huì)輸出帶紋波的直流電波形。

然后得到的這個(gè)直流電被開關(guān)管(PWM控制IC)進(jìn)行高頻斬波，得到一個(gè)高頻方波，但是這個(gè)波形還是直流形式的呀，如何通過變壓器進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換呢?

究本溯源

那么究竟如何實(shí)現(xiàn)電壓變化呢?

其本質(zhì)就是利用了電感的自感效應(yīng)，電感電流不能突變!

當(dāng)開關(guān)電源的高頻變壓器初級(jí)輸入一個(gè)310V的直流電壓時(shí)，此時(shí)線圈的端電壓發(fā)生突變，但自感效應(yīng)阻止了電流的突變，會(huì)使電流逐漸升高，在電感還沒有進(jìn)入穩(wěn)態(tài)的時(shí)候，開關(guān)管就截止了。那么在這個(gè)過程中，由于電流一直在慢慢地升高，一直處于變化中，那么變壓器的磁通量一直在變化。有了磁場的變化，自然就能在次級(jí)線圈感應(yīng)出交流電。那么開關(guān)管關(guān)斷后，其初級(jí)線圈的電流也是慢慢變小的。

由于開關(guān)管的開關(guān)頻率很快，在20KHZ~1MHZ。上述的這個(gè)過程在快速地進(jìn)行，電感始終不會(huì)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)(電流值穩(wěn)定)，變壓器磁芯不會(huì)進(jìn)入磁飽和的狀態(tài)。所以在設(shè)計(jì)開關(guān)電源時(shí)，是需要注意選擇開關(guān)頻率，來避免磁飽和的情況發(fā)生。

下圖是小編畫的粗略圖，T1代表電感進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)的臨界時(shí)間，T2代表開關(guān)管關(guān)斷的時(shí)間點(diǎn)。應(yīng)該能清晰地表示上述關(guān)系了。

以上內(nèi)容為小編拙見，有不對(duì)之處還望指正!

審核編輯：湯梓紅