電子元件技術網曾邀請陶顯芳老師為大家精心的準備過《開關電源原理與設計》的知識講解，獲得很多電源工程師的喜歡和稱贊。 眾所周知，現代電子設備對開關電源的工作效率、體積以及電磁兼容和安全要求等技術性能指標越來越高，在決定這些技術性能指標的諸多因素中，基本上都與開關變壓器的技術指標有關。而開關變壓器是開關電源中的關鍵器件，因此，更好的理解開關變壓器的工作原理及各個環節的設計也是開關電源設計的一部重要的不可缺少的步驟。鑒于此，本站又為大家謀取了更大的福利，繼續邀請了開關電源設計方面的專家陶顯芳老師為大家詳細地講解開關變壓器的諸多技術原理與各路環節的參數計算。當然如果大家還有什么不清楚的可以去本站論壇發帖求助，我們會代大家向陶老師問詢答案，然后轉告給大家！
單激式變壓器開關電源的工作原理變壓器開關電源的最大優點是，變壓器可以同時輸出多組不同數值的電壓，改變輸出電壓和輸出電流很容易，只需改變變壓器的匝數比和漆包線截面積的大小即可；另外，變壓器初、次級互相隔離，不需共用同一個地。因此，變壓器開關電源也有人把它稱為離線式開關電源。這里的離線并不是不需要輸入電源，而是輸入電源與輸出電源之間沒有導線連接，完全是通過磁場偶合傳輸能量。
變壓器開關電源采用變壓器把輸入輸出進行電器隔離的最大好處是，提高設備的絕緣強度，降低安全風險，同時還可以減輕EMI干擾，并且還容易進行功率匹配。
變壓器開關電源有單激式變壓器開關電源和雙激式變壓器開關電源之分，單激式變壓器開關電源普遍應用于小功率電子設備之中，因此，單激式變壓器開關電源應用非常廣泛。而雙激式變壓器開關電源一般用于功率較大的電子設備之中，并且電路一般也要復雜一些。單激式變壓器開關電源的缺點是變壓器的體積比雙激式變壓器開關電源的激式變壓器的體積大，因為單激式開關電源的變壓器的磁芯只工作在磁回路曲線的單端，磁回路曲線變化的面積很小。點擊閱讀>>
開關變壓器的工作原理及脈沖對鐵芯的磁化現代電子設備對開關電源的工作效率、體積以及電磁兼容和安全要求等技術性能指標越來越高，在決定這些技術性能指標的諸多因素中，基本上都與開關變壓器的技術指標有關。開關變壓器是開關電源中的關鍵器件，因此，在這一章中我們將非常詳細地對與開關變壓器相關的諸多技術參數進行理論分析。
在分析開關變壓器的工作原理的時候，必然會涉及磁場強度H和磁感應強度B以及磁通 等概念，為此，這里我們首先簡單介紹它們的定義和概念。在自然界中無處不存在電場和磁場，在帶電物體的周圍必然會存在電場，在電場的作用下，周圍的物體都會感應帶電；同樣在帶磁物體的周圍必然會存在磁場，在磁場的作用下，周圍的物體也都會被感應產生磁通。
現代磁學研究表明：一切磁現象都起源于電流，即，載流子的運動。磁性材料或磁感應也不例外，鐵磁現象的起源是由于材料內部原子核外電子運動形成的微電流，亦稱分子電流，這些微電流的集合效應使得材料對外呈現各種各樣的宏觀磁特性。因為每一個微電流都產生磁效應，所以把一個單位微電流稱為一個磁偶極子。因此，磁場強度的大小與磁偶極子的分布有關。點擊閱讀>>
雙激式的相關參數計算以及設計時存在的風險評估在圖2-7中，對于雙激式開關變壓器，每輸入一個交流脈沖電壓，除了第一個輸入脈沖的磁感應強度變化范圍是從0到最大值Bm以外，其余輸入脈沖，磁感應強度的變化范圍都是從負的最大值-Bm到正的最大值Bm ，或從正的最大值Bm到負的最大值-Bm ，即：每輸入一個交流脈沖電壓，磁感應強度的增量ΔB都是最大磁感應強度Bm的2倍（2Bm）。因此，把這個結果代入（2-13）和（2-14）式，即可求得：
（2-17）和（2-18）式，為計算雙激式開關變壓器初級線圈N1繞組匝數的公式。式中，N1為變壓器初級線圈N1繞組的最少匝數，S為變壓器鐵芯的導磁面積（單位：平方厘米），Bm為變壓器鐵芯的最大磁感應強度（單位：高斯），τ為脈沖寬度，或電源開關管的導通時間（單位：秒），E為脈沖電壓的幅度，單位為伏，F為開關電源的工作頻率，單位赫芝。
同樣，我們把（2-17）式中的輸入脈沖電壓幅度E與脈沖寬度τ的乘積定義為變壓器的伏秒容量，用VT來表示（單位：伏秒），即：VT = E×τ 。點擊閱讀>>
單激式開關變壓器鐵芯磁滯損耗、渦流損耗的測量變壓器鐵芯的磁滯損耗，實際上就是流過變壓器初級線圈勵磁電流產生的磁場在鐵芯中產生的一部分能耗；但并不是所有勵磁電流的能量都轉化為磁滯損耗，其大部分勵磁電流產生或存儲的能量還是要轉化反電動勢輸出；那么如何測量單激式開關變壓器鐵芯磁滯損耗、以及其渦流損耗呢？
變壓器鐵芯的磁滯損耗，實際上就是流過變壓器初級線圈勵磁電流產生的磁場在鐵芯中產生的一部分能耗；但并不是所有勵磁電流的能量都轉化為磁滯損耗，其大部分勵磁電流產生或存儲的能量還是要轉化反電動勢輸出；那么如何測量單激式開關變壓器鐵芯磁滯損耗、以及其渦流損耗呢？
我們在《2-1-12．開關變壓器渦流損耗分析》章節中已經求得，流過變壓器初級線圈中的勵磁電流為......
根據（2-60）式和（2-61）式以及圖2-20和圖2-21的分析結果，我們可以用圖2-26電路來測試單激式開關變壓器的磁滯損耗和渦流損耗，以及勵磁電流反激輸出的功耗。其原理是，在變壓器初級線圈兩端加一方波電壓，然后測試流過變壓器初級線圈的電流以及反電動勢輸出功率Pr1.........點擊閱讀>>
開關變壓器的漏感工作原理及計算任何變壓器都存在漏感，但開關變壓器的漏感對開關電源性能指標的影響特別重要。由于開關變壓器漏感的存在，當控制開關斷開的瞬間會產生反電動勢，容易把開關器件過壓擊穿；漏感還可以與電路中的分布電容以及變壓器線圈的分布電容組成振蕩回路，使電路產生振蕩并向外輻射電磁能量，造成電磁干擾。因此，分析漏感產生的原理和減少漏感的產生也是開關變壓器設計的重要內容之一。
開關變壓器線圈之間存在漏感，是因為線圈之間存在漏磁通而產生的；因此，計算出線圈之間的漏磁通量就可以計算出漏感的數值。要計算變壓器線圈之間存在的漏磁通，首先是要知道兩個線圈之間的磁場分布。我們知道螺旋線圈中的磁場分布與兩塊極板中的電場分布有些相似之處，就是螺旋線圈中磁場強度分布是基本均勻的，并且磁場能量基本集中在螺旋線圈之中。另外，在計算螺旋線圈之內或之外的磁場強度分布時，比較復雜的情況可用麥克斯韋定理或畢-沙定理，而比較簡單的情況可用安培環路定律或磁路的克希霍夫定律。
圖2-31是分析計算開關變壓器線圈之間漏感的原理圖。下面我們就用圖2-31來簡單分析開關變壓器線圈之間產生漏感的原理，并進行一些比較簡單的計算。點擊閱讀>>
結語（conclusion）作為留學德國的高材生，陶老師在射頻、電子系統設計方面積累了深厚的經驗，而陶老師撰寫的技術文章也經常創下文章點擊率新記錄，《開關電源原理與設計》是陶老師的另一個技術高新，該系列文章從理論深度分析開關變壓器的工作原理，書中很多公式均由陶老師自己推導得出，且內容由淺入深，非常適合工程師朋友學習。在此，衷心地感謝陶先生無私地奉獻，也希望此書可以給本土工程師開關變壓器設計上更多幫助。
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