开关电源为什么还需要高频变压器

小二 • 2022年11月4日 23:32 • 文章分类

开关电源是由主电路、辅助电源（包括冲击电流限幅、输入滤波器、整流与滤波、逆变功率转换电路、低压直流整流滤波）、控制电路（过电压过电流保护电路、高频时钟振荡器、PWM调制电路、驱动控制电路）、检测电路（检测比较芯片）、四大部份组成的。见下图所示

简单理解为开关电源是将频率为50Hz交流电，经过桥式整流堆整流，再通过滤波电解电容，将电压稳定在300V左右直流电，内部的振荡器控制芯片可以产生60KHz左右频率（是工频频率50Hz的1200倍），通过芯片的输出，控制场效应管的控制极，达到将直流电压变成高频电，在高频变压器的二次侧，通过不同匝数进行降压，再经过高频低压整流，输出需要的不同直流电压。值得注意的是，开关电源出来没有整流前的波形为方波，不是正弦波。

开关电源中的变压器，一般普通50Hz频率的硅钢片可以长期工作不发热，这种硅钢片的导磁率一般在10000高斯。但如果开关电源使用这种硅钢片是不能进行能量转换的，因为高频频率会让硅钢片严重发热，如果它使用铁氧体材料组成的变压器就不同了，MnZn铁氧体可以从30000~5000高斯以上高磁导率，这是硅钢片铁芯望尘莫及的。

正是由于铁氧体有很高的导磁率，所以高频铁氧体变压器的体积可以做得很小；再者高频频率提高后，输出电压的波纹系数非常小，出来的滤波电感和电容的容量不需要特别大，这样这些辅助电子元器件的体积也就名正言顺的小了。所以说开关电源的体积小，效率高，节约空间，不像普通的电源变压器那样笨重且效率不高。

但它的整流二极管的频率要求也必须具备高频下整流才行，一般开关性能好的二极管都可以使用。

简单说，开关电源频率高，所以要用铁氧体的高频变压器进行能量转换；开关电源的一次侧与二次侧是完全隔离开的，绝缘电阻值非常大，这样可以最大限度提高开关电源的安全性，保护负载和人身安全。

再者，如果开关电源出现莫种原因，内部的保护电路或者是检测比较芯片会给PWM电路一个信号，控制芯片会自动快速切断场效应管的控制极，这样开关电源就停止工作了。

还有开关电源组成电路中的TL431基准电压比较器可以可以非常方便调整输出电压，达到不同电压要求的直流电压。

总而言之，开关电源中的高频铁氧体变压器，是不可以用其他导磁率材料硅钢片替代它的。否则开关电源的转换率不可能达到95％以上。