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变压器展示

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它们使用的开关变压器

发布时间:2018-12-06

  ”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。变压器是加入了开关管的电源变压器,在电路中除了普通变压器的电压变换功能,还兼具绝缘隔离与功率传送功能一般用在

  开关电源变压器和开关管一起构成一个自激(或他激)式的间歇 振荡器,从而把输入直流电压调制成一个高频脉冲电压。

  起到能量传递和转换作用。在反激式电路中, 当开关管导通时,变压器把电能转换成磁场能储存起来,当开关管截止时则释放出来。 在正激式电路中,当开关管导通时,输入电压直接向负载供给并把能量储存在储能电感中。当开关管截止时,再由储能电感进行续 流向负载传递。

  对于开关电源,开关变压器的工作原理与普通变压器的工作原理是不同的。普通变压器输入的交流电压或电流的正、负半周波形都是对称的,并且输入电压和电流波形一般都是连续的,在一个周期之内,输入电压和电流的平均值等于0,这是普通变压器工作原理的基本特点;而开关变压器一般都是工作于开关状态,其输入电压或电流一般都不是连续的,而是断续的,输入电压或电流在个周期之内的平均值大多数都不等于0,因此,开关变压器也称为脉冲变压器,这是开关变压器与普通变压器在工作原理方面的最大区别。

  除此之外,开关变压器对于输入电压来说,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。

  根据法拉第电磁感应定理,电感线圈中的磁场或磁感应强度发生变化时,将在线圈中产生感应电动势:线圈中感应电动势为:

  式中,N为开关变压器的初级线圈的匝数:=SB为变压器铁芯的磁通量;B为变压器铁芯的磁感应强度或磁感应强度平均值。

  这里引进磁感应强度平均值的概念,是因为变压器铁芯中的磁通并不是均匀分布,磁感应强度与铁芯或铁芯截面上的磁通实际分布有关。因此,在分析诸如变压器的某些宏观特性的时候,有时需要使用平均值的概念,以便处理问题简单

  假定磁感应强度的初始值为B(0)=B。(t=0),当t》0时,磁感应强度以线性规律增长,磁感应强度以线性规律增长,即:

  当t=时,即时间达到脉冲的后沿时,磁感应强度达到最大值Bm=B()磁感应强度增量(磁感应强度初始值和最终值之差)△B=B()-B(0)=Bm-B0

  当输入电压是一序列单极性矩形脉冲时,根据电磁感应定律,在变压器铁芯中将产生一个磁感应强度增量与之对应,即:

  如果能忽略涡流的影响,则磁场强度H的平均值取决于导磁体材料的性质。变压器初级线圈内的磁化电流的增长与H成正比。在特性曲线的直线段内磁场强度H、磁化电流和磁感应强度B都以线性变化。

  脉冲电压作用结束后(t》),变压器中的磁化电流将按变压器的输出电路特性,即电路参数确定的规律下降,变压器铁芯内的磁场强度和磁感应强度也相应减弱,此时,在变压器线圈内会产生反极性电压,即反电动势。

  上面分析虽然都是以单极性脉冲输入为例,但对双极性脉冲输入同样有效:在方法上,只须把双极性脉冲输入看成是两个单极性脉冲分别输入即可。

  开关变压器分单激式开关变压器和双激式开关变压器,两种开关变压器的工作原理和结构并不是完全一样的。单激式开关变压器的输入电压是单极性脉冲,并且还分正反激电压输出:而双激式开关变压器的输入电压是双极性脉冲,一般是双极性脉冲电压输出。

  另外,为了防止磁饱和,在单激式开关变压器的铁芯中一般都要留气隙;而双激式开关变压器的铁芯磁感应强度变化范围相对来说比较大,一般不容易出现磁饱和现象,因此,一般都不用留气单激式开关变压器还分正激式和反激式两种,对两种开关变压器的技术参数要求也不一样:对正激式开关变压器的初级电感量要求比较大,而对反激式开关变压器初级电感量的要求,其大小还与输出功率有关。

  双激式开关变压器铁芯的磁滞损耗比较大,而单激式开关变压器铁芯的磁滞损耗比较小。这些参数基本上都与变压器铁芯的磁化曲线有关。

  

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