“學習開關電源,新手最疑惑的一個點” 是什么呢?其實就是開關電源變壓器初級輸入的是高頻的方波直流電,為什么會在變壓器次級感應交流電壓?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?且聽小編細細叫來。
整體波形變換
首先介紹一下開關電源的整體電壓變換過程:AC交流→脈動直流→高頻方波→穩定直流。如下圖所示。
為了便于大家了解變壓器初級線圈的輸入電壓波形,進行以下簡單分析。
變壓器初級前面是個什么電路呢?是整流濾波電路。交流電U1或U2輸入,經過整流橋進行整流,將交流電變成脈動的直流電;如果沒有帶負載,那么經過濾波電容后,將會得到一個比較穩定的直流電,因為沒有負載,電容就沒有放電回路,就會一直保持其兩端電壓不變。如果帶負載,就會輸出帶紋波的直流電波形。
然后得到的這個直流電被開關管(PWM控制IC)進行高頻斬波,得到一個高頻方波,但是這個波形還是直流形式的呀,如何通過變壓器進行電壓轉換呢?
究本溯源
那么究竟如何實現電壓變化呢?
其本質就是利用了電感的自感效應,電感電流不能突變!
當開關電源的高頻變壓器初級輸入一個310V的直流電壓時,此時線圈的端電壓發生突變,但自感效應阻止了電流的突變,會使電流逐漸升高,在電感還沒有進入穩態的時候,開關管就截止了。那么在這個過程中,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,自然就能在次級線圈感應出交流電。那么開關管關斷后,其初級線圈的電流也是慢慢變小的。
由于開關管的開關頻率很快,在20KHZ~1MHZ。上述的這個過程在快速地進行,電感始終不會進入穩態(電流值穩定),變壓器磁芯不會進入磁飽和的狀態。所以在設計開關電源時,是需要注意選擇開關頻率,來避免磁飽和的情況發生。
下圖是小編畫的粗略圖,T1代表電感進入穩態時的臨界時間,T2代表開關管關斷的時間點。應該能清晰地表示上述關系了。
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