变压器开关电源的最大长处是,变压器能够一起输出多组不同数值的电压,改动输出电压和输出电流很简略,只需改动变压器的匝数比和漆包线截面积的巨细即可;别的,变压器初、次级相互阻隔,不需共用同一个地。因而,变压器开关电源也有人把它称为离线式开关电源。这儿的离线并不是不需要输入电源,而是输入电源与输出电源之间没有导线衔接,彻底是经过磁场巧合传输能量。
变压器开关电源选用变压器把输入输出进行电器阻隔的最大优点是,进步设备的绝缘强度,下降安全危险,一起还能够减轻EMI搅扰,而且还简略进行功率匹配。
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遍及使用于小功率电子设备之中,因而,单激式变压器开关电源使用十分广泛。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,而且电路一般也要杂乱一些。
单激式变压器开关电源的缺陷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作业在磁回路曲线的单端,磁回路曲线改动的面积很小。
单激式变压器开关电源的作业原理
图1-16-a是单激式变压器开关电源的最简略作业原理图。图1-16-a中,Ui是开关电源的输入电压,T是开关变压器,K是操控开关,R是负载电阻。
当操控开关K接通的时分,直流输入电压Ui首要对变压器T的初级线圈N1 绕组供电,电流在变压器初级线圈N1绕组的两头会发生自感电动势e1;一起,经过互感M的效果,在变压器次级线圈N2绕组的两头也会发生感应电动势e2; 当操控开关K由接通状况忽然转为关断状况的时分,电流在变压器初级线圈 N1绕组中存储的能量(磁能)也会发生反电动势e1;一起,经过互感M的效果,在变压器次级线圈N2绕组中也会发生感应电动势e2。
因而,在操控开关K接通之前和接通之后,在变压器初、次级线圈中感应发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作业周期之内,变压器的初级线圈只被直流电压鼓励一次。一般单激式变压器开关电源在一个作业周期之内,只要半个周期向负载供给功率(或电压)输出。当变压器的初级线圈正好被直流电压鼓励时,变压器的次级线圈也正好向负载供给功率输出,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鼓励时,变压器的次级线圈没有向负载供给功率输出,而仅在变压器初级线圈的鼓励电压被关断后才向负载供给功率输出,这种变压器开关电源称为反激式开关电源。
图1-16-b是单激式变压器开关电源输出电压的波形,因为输出电压是由变压器的次级输出,因而,在输出电压uo中彻底没有直流成份。输出电压正半波的面积与负半波的面积彻底持平,这是单激式变压器开关电源输出电压波形的特色。图1-16-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。
趁便指出,图1-16-b中变压器输出电压波形极性的正负,是能够经过调整变压器线圈的饶线方向(相位)来改动的。严格地说,只要当操控开关的占空比等于0.5时,开关电源的输出电压才干称为正、负半周电压,但因为人们已习惯了正、负半周的叫法,所以,只要是有正、负电压输出的电源,咱们仍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时的电压波形相差异,咱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。因而,有些场合在不影响对正、负半波电压的了解时,或占空比不确定时,咱们也习惯地把正、负半波称为正、负半周。
图1-16-a中,在Ton期间,操控开关K接通,输入电源Ui开端对变压器初级线圈N1绕组加电,电流从变压器初级线圈N1绕组的两头经过,经过电磁感应会在变压器的铁心中发生磁场,并发生磁力线;一起,在初级线圈N1绕组的两头要发生自感电动势E1,在次级线圈N2绕组的两头也会发生感应电动势 e2;感应电动势e2效果于负载R的两头,然后发生负载电流。因而,在初、次级电流的一起效果下,在变压器的铁心中会发生一个由流过变压器初、次级线圈电流发生的组成磁场,这个磁场的巨细可用磁力线通量(简称磁通量),即磁力线的数目ф来表明。
ф= ф 1-ф2 —— K接通期间 (1-60)
其间变压器初级线圈电流发生的磁通 ф1还能够分红两个部分,一部分用来抵消变压器次级线圈电流发生的磁通 ф2,记为 ф10,另一部分是由励磁电流发生的磁通,记为фΔ 1。明显 ф10 =- ф2,фΔ 1 =ф 。即:变压器铁心中发生的磁通量 ,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发生的磁通,彻底被流过变压器初级线圈中的另一部分电流发生的磁通抵消。
依据电磁感应规律能够对变压器初级线圈N1绕组回路列出方程:
e1 = N1*dф/dt = Ui —— K接通期间 (1-61)
相同,能够对变压器次级线圈N2绕组回路列出方程:
e2 = N2 *dф/dt = Up —— K接通期间 (1-62)
依据(1-61)和(1-62)能够求得:
Up = e2 =n*E1 = n*Ui —— K接通期间 (1-63)
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1-16-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也能够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,在操控开关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。