单激式变压器开关电源工作原理

时间:2023-03-09作者:佚名

  变压器开关电源有单激式变压器开关电源和双激式变压器开关电源之分,单激式变压器开关电源普遍应用于小功率电子设备之中,因此,单激式变压器开关电源应用非常广泛。而双激式变压器开关电源一般用于功率较大的电子设备之中,并且电路一般也要复杂一些。

  单激式变压器开关电源的缺点是变压器的体积比双激式变压器开关电源的激式变压器的体积大,因为单激式开关电源的变压器的磁芯只工作在磁回路曲线的单端,磁回路曲线变化的面积很小。

  图a是单激式变压器开关电源的最简单工作原理图。图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,R是负载电阻。

  单激式变压器开关电源工作原理

  当控制开关K接通的时候,直流输入电压Ui首先对变压器T的初级线圈N1 绕组供电,电流在变压器初级线圈N1绕组的两端会产生自感电动势e1;同时,通过互感M的作用,在变压器次级线圈N2绕组的两端也会产生感应电动势e2; 当控制开关K由接通状态突然转为关断状态的时候,电流在变压器初级线圈 N1绕组中存储的能量(磁能)也会产生反电动势e1;同时,通过互感M的作用,在变压器次级线圈N2绕组中也会产生感应电动势e2。

  因此,在控制开关K接通之前和接通之后,在变压器初、次级线圈中感应产生的电动势方向是不一样的。

  所谓单激式变压器开关电源,是指开关电源在一个工作周期之内,变压器的初级线圈只被直流电压激励一次。一般单激式变压器开关电源在一个工作周期之内,只有半个周期向负载提供功率(或电压)输出。当变压器的初级线圈正好被直流电压激励时,变压器的次级线圈也正好向负载提供功率输出,这种变压器开关电源称为正激式开关电源;当变压器的初级线圈正好被直流电压激励时,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b是单激式变压器开关电源输出电压的波形,由于输出电压是由变压器的次级输出,因此,在输出电压uo中完全没有直流成份。输出电压正半波的面积与负半波的面积完全相等,这是单激式变压器开关电源输出电压波形的特点。图b中,当只输出正半波电压时,为正激式开关电源;反之,当只输出负半波电压时,为反激式开关电源。

  顺便指出,图b中变压器输出电压波形极性的正负,是可以通过调整变压器线圈的饶线方向(相位)来改变的。严格地说,只有当控制开关的占空比等于0.5时,开关电源的输出电压才能称为正、负半周电压,但由于人们已习惯了正、负半周的叫法,所以,只要是有正、负电压输出的电源,我们还是习惯地把它们称为正、负半周。但为了与占空比不等于0.5时的电压波形相区别,我们有时特别把占空比不等于0.5时的电压波形称为正、负半波。因此,有些场合在不影响对正、负半波电压的理解时,或占空比不确定时,我们也习惯地把正、负半波称为正、负半周。

  图a中,在Ton期间,控制开关K接通,输入电源Ui开始对变压器初级线圈N1绕组加电,电流从变压器初级线圈N1绕组的两端经过,通过电磁感应会在变压器的铁心中产生磁场,并产生磁力线;同时,在初级线圈N1绕组的两端要产生自感电动势E1,在次级线圈N2绕组的两端也会产生感应电动势 e2;感应电动势e2作用于负载R的两端,从而产生负载电流。因此,在初、次级电流的共同作用下,在变压器的铁心中会产生一个由流过变压器初、次级线圈电流产生的合成磁场,这个磁场的大小可用磁力线通量(简称磁通量),即磁力线的数目ф来表示。

  ф= ф 1-ф2 —— K接通期间 (1)

  其中变压器初级线圈电流产生的磁通 ф1还可以分成两个部分,一部分用来抵消变压器次级线圈电流产生的磁通 ф2,记为 ф10,另一部分是由励磁电流产生的磁通,记为фΔ 1。显然 ф10 =- ф2,фΔ 1 =ф 。即:变压器铁心中产生的磁通量 ,只与流过变压器初级线圈中的励磁电流有关,与流过变压器次级线圈中的电流无关;流过变压器次级线圈中的电流产生的磁通,完全被流过变压器初级线圈中的另一部分电流产生的磁通抵消。

  根据电磁感应定律可以对变压器初级线圈N1绕组回路列出方程:

  e1 = N1*dф/dt = Ui —— K接通期间 (2)

  同样,可以对变压器次级线圈N2绕组回路列出方程:

  e2 = N2 *dф/dt = Up —— K接通期间 (3)

  根据(1-61)和(1-62)可以求得:

  Up = e2 =n*E1 = n*Ui —— K接通期间 (4)

  上式中,Up为正激式开关电源变压器次级输出电压的幅值(图b中正半周);Ui为正激式开关电源变压器初级线圈N1绕组的输入电压;n为变压比,即:开关变压器次级线圈输出电压与初级线圈输入电压之比,n也可以看成是开关变压器次级线圈N2绕组与初级线圈N1绕组的匝数比,即:n = N2/N1。

  由此可知,在控制开关K接通期间,正激式开关电源变压器次级输出电压的幅值只与输入电压和变压器的次/初级变压比有关。

相关阅读

电工必备常用电表接线图,初学电工学到就是赚到

单相表 三相电表直接表 过电流互感器【3X220/380V 1.5(6)A】电能表 三相四线电能表【3X57.7/100V 1.5(6)A】 三相三线电能表【3X100V 1.5(6)A】 过电流互感器【3X220/380V 1.5(6)A】电能表...
2023-06-11
电工必备常用电表接线图,初学电工学到就是赚到

双电源进线开关之四极or三极之选择

我们是选择三极还是四极的开关呢?这一直困扰这大家。 四极开关的优点是保证电气检修时候的电气安全性;但缺点是因为断零问题,很多烧设备,都是由于断零引起的。还有误区认为中性...
2024-08-21
双电源进线开关之四极or三极之选择

月薪3500招的电工居然不愿意上30个小时的班,直接被老板开除!

我是一名工厂员工,在工厂还很小的时候就跟着老板去年,还因为懂一点电路知识老板就让我偶尔做点电工的活,可是薪资只拿了一份的,随着工厂订单越来越多,修理工厂设备这些活我完全不...
2024-11-06
月薪3500招的电工居然不愿意上30个小时的班,直接被老板开除!

电线够粗功率不大,开关却频繁烧毁?根源都在这些细节里

干电工的都遇过这种费解的情况:电路布线时特意选了粗线径,带载设备的功率也完全在额定范围,可开关却接二连三被烧毁,换了新开关也撑不了多久,反复检修却找不出明显问题,成了不少电...
2026-04-18
电线够粗功率不大,开关却频繁烧毁?根源都在这些细节里

TTL电路分析、工作原理、使用方法

今天给大家分享的是: TTL电路的分析 、TTL电路 工作原理 、TTL电路 使用方法 。 一、TTL电路是什么意思? TTL 是一种 集成电路 ,通过 使用双极晶体管来执行逻辑功能以提供开关功能 。...
2023-05-18
TTL电路分析、工作原理、使用方法

热销商品

12V星空顶筒灯嵌入式阳台卧室客厅氛围迷你呼吸小射灯满天星天花

12V星空顶筒灯是一款专为营造浪漫氛围而设计的迷你嵌入式射灯,适用于阳台、卧室、客厅等空间。采用低功耗LED光源,安全节能,光线柔和均匀,支持呼吸模式与满天星效果,可...
¥ 7.65

公牛官方旗舰店开关插座空调16A插座五孔10A面板暗装多孔G12白灰

公牛官方旗舰店提供一系列高质量的开关插座和空调配件。这款16A插座五孔面板采用暗装设计,适用于多种安装环境,如墙面、天花板等。它具有10A的电流容量,可以满足家庭...
¥ 5.55

喜美诺排插插座面板多孔排插家用宿舍接线板插排国标线板延长线

喜美诺排插,一款精心设计的多孔插座面板,专为家庭和宿舍环境而造。它不仅提供便捷的接线体验,更符合国标安全标准,确保使用过程中的安全与稳定。这款排插采用高质量材...
¥ 11.9

O型圈氟橡胶圆条丁腈胶硅胶垫片防水O三元乙丙EPDM密封件骨架油封

O型圈、氟橡胶圆条、丁腈胶、硅胶垫片、三元乙丙(EPDM)密封件及骨架油封是广泛应用于机械、汽车、航空航天及建筑等领域的关键密封元件。氟橡胶耐高温、耐腐蚀,适用...
¥ 1

3M自粘橡胶条高硬度耐压实心幕墙玻璃舞台搭建货架专用减震密封条

3M自粘橡胶条是一款专为高要求工业及建筑场景设计的高性能密封减震材料,采用高硬度实心橡胶材质,具备优异的耐压性、抗老化性和持久弹性。其独特的自粘背胶设计,安装...
¥ 1.6

网站栏目