普通變壓器和手機充電器的區別和工作原理

變壓器的分類及其特性

根據問題提出的問題，電源變壓器可以分為兩類，一類是工頻變壓器，另一類是開關電源。

工頻變壓器工頻變壓器的結構和工作原理比較簡單。它利用電磁感應的基本工作原理，實現了從電到磁，然后由磁到電的轉換過程。該國使用的民用電壓標準為220V，頻率為50Hz。該頻率稱為電源頻率，因此使用電源電壓直接輸入變壓器而不經過其他電路的這種類型的變壓器稱為電源頻率變壓器。

開關電源開關電源是在組件和芯片制造技術進展的基礎上開發的一種新型電源轉換技術。完管開關電源的輸入電壓仍舊是工頻電壓，但是在內部電路轉換后，它變成了更高的頻率電壓，該電壓終是由快速開關功率管（例如三極管，場效應管，等）由開關組成，因此稱為“開關電源”。

兩種電源的優缺點

由于電力變壓器在低頻下工作，由于頻率和磁性材料的限制，其工作效率相對較低。因此，功率變壓器在工作期間具有很大的損耗，并且發熱量高。體積將更大，并且制造成本將大大增加。功率變壓器的電壓完全取決于初級匝數比。當輸入電壓變化很大時，輸出電壓將波動。因此，功率變壓器的輸入電壓范圍基本上是固定的。

由于開關電源工作在高頻下，再加上磁性材料的磁導率等參數的提高，和電源變壓器相比，其工作效率得到了提高，因此在工作中產生的熱量將大大減少，和同功率的電源變壓器相比，它要小得多，大大降低了開關電源的生產成本。由于開關電源由變壓器后的電路內部轉換，其輸出電壓的穩定性遠高于工頻變壓器，并且輸入電壓可以在很寬的范圍內變化。

但是開關電源也有其缺點。和工頻變壓器相比，開關電源的過載能力更差。其它，由于開關電源工作在高頻下，其輸出電壓中的高頻信號可能會對某些電路造成肯定的干擾。 ，因此諸如信號放大電路，射頻電路等均不適合使用開關電源。

工頻變??壓器及開關電源的工作原理

功率變壓器的工作原理比較簡單。由初級線圈輸入的工頻交流電壓被轉換成磁場，并通過磁性材料（通常是硅鋼板）傳輸到次級線圈以感應電壓。輸出是其頻率和輸入頻率相同的電壓，并且根據初級線圈和次級線圈的匝數比降低電壓（如果次級線圈匝數更多，則電壓會升高）。由于變壓器輸出交流電源，并且大多數電路使用直流電源，因此需要對變壓器輸出的電壓進行整流，濾波和穩定化，以使其成為相對平滑和穩定的電壓，以使負載電路正常工作。

開關電源的核心變換元件仍舊是變壓器，并且還遵循電壓比等于匝數比的規則。和工頻變壓器不同，開關電源需要增加工作頻率，即需要將低頻交流電壓轉換為高頻交流電壓，這就需要實現附加的操縱電路。由于電路的工作需要直流電源，因此輸入交流電壓必須先整流并轉換為直流電壓，然后才能通過后續電路進行操縱。讓我們以一個常用的手機充電器電路為例，簡要了解開關電源的工作原理。

對輸入的220V交流電壓進行整流和濾波后，它將變為約310V的DC電壓（即220V AC電壓的峰值）。接下來，有必要將該直流電轉換為高頻交流電。要將此電壓轉換為高頻交流電，簡單的方法是使用開關快速打開和關閉開關，以便可以將直流電轉換為高速脈沖直流電壓。實現此開關的組件是晶體管。晶體管，包含常用的三極管和場效應管等，這兩個元件可以用作電子開關，即通過引腳的電壓操縱（三極管的基極和場效應管的柵極），其他兩個引腳可以操縱開和關。

對于開關，下一步就是要有一個電路來操縱開關。該電路的功能是輸出高速開關信號，以操縱開關管的通斷。該電路稱為振蕩電路。開關電源的振蕩電路分為多種，無論哪種，其功能都是向開關管提供操縱信號。

通過操縱電路的操縱，輸入電壓從低頻交流電變為高頻脈沖直流電壓，輸入到變壓器進行降壓，變壓器輸出的電壓也將被整流。并過濾成直流輸出并提供給負載作業。和工頻變壓器不同，開關電源還具有一部分電壓檢測電路，檢測后會將輸出電壓信號反饋到變壓器原邊的操縱電路進行電壓調節，從而使開關輸出電壓電源穩定性能得到改善，并且可以具有較寬的輸入電壓范圍。因此，開關電源的工作過程實際上是由AC-DC，DC-AC，然后由AC-DC過程實現的。

這里可能有一個問題。變壓器不是只能通過交流電源嗎？為什么開關電源的直流電源也可以通過變壓器轉換？實在，變壓器只能通過交流電。具體而言，需要改變磁通量。由于工頻交流電是正弦波，并且具有正負半個周期，因此它將產生磁通量的變化。開關電源是將直流電轉換成脈沖直流電的開關管。開關管從截止到導通，再從導通到截止，也會產生磁通量的變化。

開關電源需要對交流電壓進行整流，以便后續操縱電路工作。直流電源可以通過變壓器，因為在操縱開關管之后，直流電源已變成脈動的直流電，這也會引起變壓器磁通量的變化。

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