刘坚强电子学电子元器件电路基础45

开关变压器电路概述

前面我们学习的变压器降压电路都是指的电源变压器,它的初级绕组接在V交流市电上,回路中有一个开关用于接通或断开电源,控制设备的工作或停止(如图4-5-1所示)。

图4-5-1变压器降压电路

因为它承受的电压较高,且导线较细,当受到电源电压波动以及负载过重的影响时,极易造成变压器损坏。因此,在初级回路中还串联有一个保险管,当负载过重或有短路发生时,初级绕组回路中电流急剧增大,熔断保险丝切开交流输入,对设备起保护作用,这是电源变压器的应用。

开关变压器电路实物

还有特殊用途的变压器,常见的有调压变压器和开关变压器。在我们电脑电源、显示器电源上就是用的开关变压器(如图4-5-2所示)。

图4-5-2开关变压器

它不是直接连V,而是先将V交流电压进行整流、滤波后,再送到开关变压器。

与电源变压器不同的是,开关变压器中流过的电流是脉冲电流,所以又称为脉冲变压器。其特点是铁芯采用铁氧体而不是硅钢片,导磁效率高(如图4-5-3所示)。

图4-5-3开关变压器的铁芯

开关变压器电路关键的是“开关”两个字,它是指工作于开关状态,在开关电源中实现功率变换的核心电路。

大家找一个ATX电源看一下,开关变压器实质上也是一个变压器(如图4-5-4所示)。

图4-5-4开关变压器

不过它跟普通变压器有很大的区别,绕组的匝数比普通变压器少,导线比普通变压器粗。虽然工作原理跟普通变压器工作原理相同,但是与普通变压器是不能互换的。

我们一起来分析一下开关变压器跟电源变压器的三个明显区别:

1.工作频率

电源变压器工作频率为50Hz,而开关变压器工作频率高,在十几、几十甚至几百kHz以上。

2.磁芯材料

因为开关变压器工作频率高,所以不能使用低频铁芯,而应该用高频磁芯。

3.工作状态

电源变压器一次绕组输入为V/50Hz交流电,而开关变压器工作在脉冲状态下。

我们看一下辅助电源中的开关变压器,这是初级4个引脚,次级3个引脚(如图4-5-5所示)。

图4-5-5辅助电源中的开关变压器

次级绕组一根输出12V,一根输出5V,一根接地。初级绕组一组是主绕组,一组是反馈绕组。

开关变压器电路图

电路图我们在《自学电源维修》课程中已经画过了,可以直接复制过来(如图4-5-6所示)。

图4-5-6开关变压器电路图

开关变压器电路分析

在开关管Q3导通时,电流流过开关变压器5-7绕组,在次级2-1和2-3中也产生2正1负与2正3负的感应电动势,二极管D12和D11因反偏而截止,不向负载供电,5-7绕组中流过的电流以磁场能的形式储存在开关变压器中。

当开关管Q3截止时,在次级2-1和2-3中产生的感应电动势反向,D12和D11因正偏而导通,开关变压器初级5-7绕组储存的磁能转换为电能释放,经D12和D11高频整流、电容滤波后得到输出电压,为负载供电。因2-1和2-3绕组匝数不同,整流滤波后输出的电压也就不同。




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