开关变压器中开关变压器的设计

开关变压器一般是指开关电源里面所用的变压器，工作在十几到几十千赫兹甚至几百千赫兹频率的脉冲状态下，铁芯一般采用铁氧体材料。一般都是工作在脉冲状态下，其频率范围从十来Hz到几千Hz不等的频率条件下。

开关变压器

关于对开关变压器的分类，对于输入电压来说，有单激式和双激式之分：对于输出电压来说，又有正激式和反激式之分。单激式和双激式开关电源，或正激式和反激式开关电源，它们使用的开关变压器，在工作原理方面也有很大的不同。

当开关变压器的输入电压为直流脉冲电压时，称为单极性脉冲输入，这种单极性脉冲输入的开关电源称为单激式变压器开关电源：当开关变压器的输入电压为正、负交替的脉冲电压时，称为双极性脉冲输入，这种双极性脉冲输入的开关电源称为双激式变压器开关电源;当变压器的初级线圈正在被直流脉冲电压激励时，变压器的次级线圈正好有功率输出。

这种开关电源称为正激式变压器开关电源;当变压器的初级线圈正好被直流脉冲电压激励时，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。

设开关变压器铁芯的截面为S，当幅度为U、宽度为τ的矩形脉冲电压施加到开关变压器的初级线圈上时，在开关变压器的初级线圈中就有励磁电流流过：同时，在开关变压器的铁芯中就会产生磁场，变压器的铁芯就会被磁化，在磁场强度为H的磁场作用下又会产生磁感应强度为B的磁力线通量，简称磁通，用“”表示：磁感应强度B或磁通φ受磁场强度H的作用而发生变化的过程，称为磁化过程。

所谓的励磁电流，就是让变压器铁芯充磁和消磁的电流。

开关变压器工作原理

220V的交流电，经过整流滤波，变成310V的直流。这个直流电压，通过开关变压器的初级加在开关管的集电极，同时，开关管的基极加有一定的偏压，这个偏压会使开关管导通。由于通电瞬间的开关管导通，这样接在开关管集电极的开关变压器的初级上产生电流，这个电流在开关变压器的磁芯上产生磁场，这个磁场在反馈线圈上产生电压，这个电压加在开关管的基极，这个正反馈电压使开关管更加导通，磁场加大，反馈电压增大。

开关管进一步导通，直到饱和。饱和后的通过开关管集电极的电流最大。但电流的变化幅度减小。直到不变化。开关变压器初级电流不变化了，感应的磁场也消失了，反馈的电压也消失了。

开关管基极由于反馈电压消失，它由深度的饱和状态，迅速退回导通状态，集电极电流迅速减小，这个减小的电流，使磁芯上产生一个与前述相反的磁场，这个相反的磁场在反馈线圈上同样产生一个与上述相反的反馈电压，这个电压加在开关管的基极上，加速了开关管由导通趋于截止，开关管截止后，电流消失，反馈电压消失，开关管在直流偏压的作用下，又开始了下一个导通、饱和、导通、截止的过程。这样的过程不断地循环，就是开关电源的工作原理。

开关模式电源又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。它可以将交流电转换成直流电，或者将直流电转换成交流电。它的主要功能是将高压交流电转换成低压直流电，或者将低压直流电转换成高压交流电。

开关电源的工作原理是将直流电输入到电路中，电路中的开关元件将直流电转换成交流电，然后将交流电输出到负载中。开关电源不同于线性电源，开关电源利用的切换晶体管多半是在全开模式(饱和区)及全闭模式(截止区)之间切换，这两个模式都有低耗散的特点，切换之间的转换会有较高的耗散，但时间很短，因此比较节省能源，产生废热较少。

开关电源一般由输入部分、控制部分、转换部分和输出部分组成。输入部分由交流电源、滤波器、接地线等组成;控制部分由控制电路、变压器、可控硅等组成;转换部分由开关元件、电感元件、电容元件等组成;输出部分由负载、稳压电路等组成。

开关电源的特点主要有：

1.输出电压稳定性高：开关电源的输出电压稳定性高，可以满足各种电子设备的要求;

2.效率高：开关电源的效率高，可以节省能源;

3.尺寸小：开关电源的尺寸小，可以更好地适应各种空间环境;

4.可靠性高：开关电源的可靠性高，可以提高电子设备的使用寿命;

5.低成本：开关电源的成本低，可以降低电子设备的制造成本。

开关电源的可靠性主要取决于电源的质量、结构设计、制造工艺和使用环境等因素。此外，开关电源的可靠性还受到电源的热管理、电源的电磁兼容性、电源的电磁干扰等因素的影响。

开关电源的应用范围很广泛，主要用于电脑、电视、家用电器、通信设备、医疗设备、工业控制系统等。