開關(guān)變壓器中開關(guān)變壓器的設(shè)計

開關(guān)變壓器一般是指開關(guān)電源里面所用的變壓器，工作在十幾到幾十千赫茲甚至幾百千赫茲頻率的脈沖狀態(tài)下，鐵芯一般采用鐵氧體材料。一般都是工作在脈沖狀態(tài)下，其頻率范圍從十來Hz到幾千Hz不等的頻率條件下。

開關(guān)變壓器

關(guān)于對開關(guān)變壓器的分類，對于輸入電壓來說，有單激式和雙激式之分：對于輸出電壓來說，又有正激式和反激式之分。單激式和雙激式開關(guān)電源，或正激式和反激式開關(guān)電源，它們使用的開關(guān)變壓器，在工作原理方面也有很大的不同。

當(dāng)開關(guān)變壓器的輸入電壓為直流脈沖電壓時，稱為單極性脈沖輸入，這種單極性脈沖輸入的開關(guān)電源稱為單激式變壓器開關(guān)電源：當(dāng)開關(guān)變壓器的輸入電壓為正、負(fù)交替的脈沖電壓時，稱為雙極性脈沖輸入，這種雙極性脈沖輸入的開關(guān)電源稱為雙激式變壓器開關(guān)電源;當(dāng)變壓器的初級線圈正在被直流脈沖電壓激勵時，變壓器的次級線圈正好有功率輸出。

這種開關(guān)電源稱為正激式變壓器開關(guān)電源;當(dāng)變壓器的初級線圈正好被直流脈沖電壓激勵時，變壓器的次級線圈沒有向負(fù)載提供功率輸出，而僅在變壓器初級線圈的激勵電壓被關(guān)斷后才向負(fù)載提供功率輸出，這種變壓器開關(guān)電源稱為反激式開關(guān)電源。

設(shè)開關(guān)變壓器鐵芯的截面為S，當(dāng)幅度為U、寬度為τ的矩形脈沖電壓施加到開關(guān)變壓器的初級線圈上時，在開關(guān)變壓器的初級線圈中就有勵磁電流流過：同時，在開關(guān)變壓器的鐵芯中就會產(chǎn)生磁場，變壓器的鐵芯就會被磁化，在磁場強(qiáng)度為H的磁場作用下又會產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁力線通量，簡稱磁通，用“”表示：磁感應(yīng)強(qiáng)度B或磁通φ受磁場強(qiáng)度H的作用而發(fā)生變化的過程，稱為磁化過程。

所謂的勵磁電流，就是讓變壓器鐵芯充磁和消磁的電流。

開關(guān)變壓器工作原理

220V的交流電，經(jīng)過整流濾波，變成310V的直流。這個直流電壓，通過開關(guān)變壓器的初級加在開關(guān)管的集電極，同時，開關(guān)管的基極加有一定的偏壓，這個偏壓會使開關(guān)管導(dǎo)通。由于通電瞬間的開關(guān)管導(dǎo)通，這樣接在開關(guān)管集電極的開關(guān)變壓器的初級上產(chǎn)生電流，這個電流在開關(guān)變壓器的磁芯上產(chǎn)生磁場，這個磁場在反饋線圈上產(chǎn)生電壓，這個電壓加在開關(guān)管的基極，這個正反饋電壓使開關(guān)管更加導(dǎo)通，磁場加大，反饋電壓增大。

開關(guān)管進(jìn)一步導(dǎo)通，直到飽和。飽和后的通過開關(guān)管集電極的電流最大。但電流的變化幅度減小。直到不變化。開關(guān)變壓器初級電流不變化了，感應(yīng)的磁場也消失了，反饋的電壓也消失了。

開關(guān)管基極由于反饋電壓消失，它由深度的飽和狀態(tài)，迅速退回導(dǎo)通狀態(tài)，集電極電流迅速減小，這個減小的電流，使磁芯上產(chǎn)生一個與前述相反的磁場，這個相反的磁場在反饋線圈上同樣產(chǎn)生一個與上述相反的反饋電壓，這個電壓加在開關(guān)管的基極上，加速了開關(guān)管由導(dǎo)通趨于截止，開關(guān)管截止后，電流消失，反饋電壓消失，開關(guān)管在直流偏壓的作用下，又開始了下一個導(dǎo)通、飽和、導(dǎo)通、截止的過程。這樣的過程不斷地循環(huán)，就是開關(guān)電源的工作原理。

開關(guān)模式電源又稱交換式電源、開關(guān)變換器，是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，是電源供應(yīng)器的一種。它可以將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，或者將直流電轉(zhuǎn)換成交流電。它的主要功能是將高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電，或者將低壓直流電轉(zhuǎn)換成高壓交流電。

開關(guān)電源的工作原理是將直流電輸入到電路中，電路中的開關(guān)元件將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，然后將交流電輸出到負(fù)載中。開關(guān)電源不同于線性電源，開關(guān)電源利用的切換晶體管多半是在全開模式(飽和區(qū))及全閉模式(截止區(qū))之間切換，這兩個模式都有低耗散的特點(diǎn)，切換之間的轉(zhuǎn)換會有較高的耗散，但時間很短，因此比較節(jié)省能源，產(chǎn)生廢熱較少。

開關(guān)電源一般由輸入部分、控制部分、轉(zhuǎn)換部分和輸出部分組成。輸入部分由交流電源、濾波器、接地線等組成;控制部分由控制電路、變壓器、可控硅等組成;轉(zhuǎn)換部分由開關(guān)元件、電感元件、電容元件等組成;輸出部分由負(fù)載、穩(wěn)壓電路等組成。

開關(guān)電源的特點(diǎn)主要有：

1.輸出電壓穩(wěn)定性高：開關(guān)電源的輸出電壓穩(wěn)定性高，可以滿足各種電子設(shè)備的要求;

2.效率高：開關(guān)電源的效率高，可以節(jié)省能源;

3.尺寸?。洪_關(guān)電源的尺寸小，可以更好地適應(yīng)各種空間環(huán)境;

4.可靠性高：開關(guān)電源的可靠性高，可以提高電子設(shè)備的使用壽命;

5.低成本：開關(guān)電源的成本低，可以降低電子設(shè)備的制造成本。

開關(guān)電源的可靠性主要取決于電源的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造工藝和使用環(huán)境等因素。此外，開關(guān)電源的可靠性還受到電源的熱管理、電源的電磁兼容性、電源的電磁干擾等因素的影響。

開關(guān)電源的應(yīng)用范圍很廣泛，主要用于電腦、電視、家用電器、通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)控制系統(tǒng)等。