高频变压器的工作原理图解

【高频变压器的工作原理】

什么是高频变压器，在众多类型的变压器中，高频变压器的工作原理是什么，高频变压器是作为开关电源最主要的组成局部，注意，高频变压器各个绕组线圈的匝数比例则决定了输出电压的多少。

一、什么是高频变压器

高频变压器是工作频率超过中频（10kHz）的电源变压器，主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器，也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的。按工作频率高低，可分为几个档次：10kHz- 50kHz、50kHz-100kHz、100kHz～500kHz、500kHz～1MHz、10MHz以上。

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。

变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

用途：

高频变压器是工作频率超过中频（10kHz）的电源变压器，主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器，也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的。按工作频率高低，可分为几个档次：10kHz- 50kHz、50kHz-100kHz、100kHz～500kHz、500kHz～1MHz、1MHz以上。传送功率比较大的情况下，功率器件一般采用 IGBT，由于IGBT存在关断电流拖尾现象，所以工作频率比较低；传送功率比较小的，可以采用MOSFET，工作频率就比较高。

以上内容节选自百度百科：https://baike.baidu.com/item/高频变压器/

二、高频变压器的工作原理

开关电源中的拓扑结构有很多。比如半桥式功率转换电路，工作时两个开关三极管轮流导通来产生100kHz的高频脉冲波，然后通过高频变压器进行变压，输出交流电，高频变压器各个绕组线圈的匝数比例则决定了输出电压的多少。

典型的半桥式变压电路中最为显眼的是三只高频变压器：主变压器、驱动变压器和辅助变压器（待机变压器），每种变压器在国家规定中都有各自的衡量标准，比如主变压器，只要是200W以上的电源，其磁芯直径（高度）就不得小于35mm。而辅助变压器，在电源功率不超过300W时其磁芯直径达到16mm就够了。

变压器的主要参数有电压比、频率特性、额定功率和效率等。
电压比n：变压器的电压比n与一次、二次绕组的匝数和电压之间的关系如下：n=V1/V2=N1/N2式中N1为变压器一次（初级）绕组，N2为二次（次级）绕组，V1为一次绕组两端的电压，V2是二次绕组两端的电压。 　　
升压变压器的电压比n小于1，降压变压器的电压比n大于1，隔离变压器的电压比等于1。

额定功率P：此参数一般用于电源变压器。它是指电源变压器在规定的工作频率和电压下，能长期工作而不超过限定温度时的输出功率。 　　

变压器的额定功率与铁心截面积、漆包线直径等有关。变压器的铁心截面积大、漆包线直径粗，其输出功率也大。 　　

频率特性:是指变压器有一定有工作频率范围，不同工作频率范围的变压器，一般不能互换使用。因为变压器有其频率范围以外工作时，会出现工作时温度升高或不能正常工作等现象。

效率:是指在额定负载时，变压器输出功率与输入功率的比值。该值与变压器的输出功率成正比，即变压器的输出功率越大，效率也越高；变压器的输出功率越小，效率也越低。

变压器的效率值一般在60%~100%之间。

高频变压器的工作原理图解第2页

自耦变压器：普通变压器的一、二次线圈是相互绝缘的，只有磁的耦合而没有电的直接联系。如果将双绕组变压器的一、二次绕组串联起来作为新的一次侧，而二次绕组仍作二次侧与负载阻抗相连接，便得到一台降压自耦变压器，的原副线圈共用一个线圈

使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的输出电压。

注意：一次、二次侧千万不能对调使用，以防变压器损坏。因为N变小时，磁通增大，电流会迅速增加。

高频变压器工作原理：

高频变压器是作为开关电源最主要的组成局部。

开关电源一般采用半桥式功率转换电路，工作时两个开关三极管轮流导通来产生100kHz 高频脉冲波，然后通过高频变压器进行降压，输出低电压的交流电，高频变压器各个绕组线圈的匝数比例则决定了输出电压的多少。

典型的半桥式变压电路中最为显眼的三只高频变压器：主变压器、驱动变压器和辅助变压器（待机变压器）每种变压器在国家规定中都有各自的衡量规范，比如主变压器，只要是200W 以上的电源，其磁芯直径（高度）就不得小于35mm 而辅助变压器，电源功率不超过300W 时其磁芯直径达到16mm 。

变压器的工作原理：

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流），变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

高频变压器是工作频率逾越中频（10kHz 电源变压器，主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器，也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的按工作频率高低，可分为几个档次：10kHz-50kHz 50kHz-100kHz 100kHz 500kHz 500kHz 1MHz 1MHz 以上。传送功率比较大的工作频率比较低；传送功率比较小的工作频率比较高。

附1，高频开关电源变压器

高频开关电源变压器是什么？

高频开关电源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等涉及高频电路的场合。

开关电源变压器和开关管一起构成一个自激式的间歇震荡器,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。把输入的直流电压转换成所需的各种低压。

开关电源变压器分单激式开关电源变压器和双激式开关电源变压器，两种开关电源变压器的工作原理和结构并不是一样的。单激式开关电源变压器的输入电压是单极性脉冲，而其还分正反激电压输出；而双激式开关电源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。

1、通过观察变压器的外貌来检查其是否有明显异常现象。如线圈引线是否断裂，脱焊，绝缘材料是否有烧焦痕迹，铁心紧固螺杆是否有松动，硅钢片有无锈蚀，绕组线圈是否有外露等。

2、绝缘性测试。

用万用表R×10k挡分别测量铁心与初级，初级与各次级、铁心与各次级、静电屏蔽层与衩次级、次级各绕组间的电阻值，万用表指针均应指在无穷大位置不动。否则，说明变压器绝缘性能不良。

3、线圈通断的检测。

将万用表置于R×1挡，测试中，若某个绕组的电阻值为无穷大，则说明此绕组有断路性故障。

4、判别初、次级线圈。

电源变压器初级引脚和次级引脚一般都是分别从两侧引出的，并且初级绕组多标有220V字样，次级绕组则标出额定电压值，如15V、24V、35V等。再根据这些标记进行识别。

5、空载电流的检测。

a、直接测量法。

将次级所有绕组全部开路，把万用表置于交流电流挡(500mA，串入初级绕组。当初级绕组的插头插入220V交流市电时，万用表所指示的便是空载电流值。此值不应大于变压器满载电流的10%～20%。一般常见电子设备电源变压器的正常空载电流应在100mA左右。如果超出太多，则说明变压器有短路性故障。

b、间接测量法。

在变压器的初级绕组中串联一个10?/5W的电阻，次级仍全部空载。把万用表拨至交流电压挡。加电后，用两表笔测出电阻R两端的电压降U，然后用欧姆定律算出空载电流I空，即I空=U/R。F?空载电压的检测。将电源变压器的初级接220V市电，用万用表交流电压接依次测出各绕组的空载电压值(U21、U22、U23、U24)应符合要求值，允许误差范围一般为：高压绕组≤±10%，低压绕组≤±5%，带中心抽头的两组对称绕组的电压差应≤±2%。

6、一般小功率电源变压器允许温升为40℃～50℃，如果所用绝缘材料质量较好，允许温升还可提高。

7、检测判别各绕组的同名端。在使用电源变压器时，有时为了得到所需的次级电压，可将两个或多个次级绕组串联起来使用。采用串联法使用电源变压器时，参加串联的各绕组的同名端必须正确连接，不能搞错。否则，变压器不能正常工作。

8、电源变压器短路性故障的综合检测判别。

电源变压器发生短路性故障后的主要症状是发热严重和次级绕组输出电压失常。

通常，线圈内部匝间短路点越多，短路电流就越大，而变压器发热就越严重。检测判断电源变压器是否有短路性故障的简单方法是测量空载电流(测试方法前面已介绍)。存在短路故障的变压器，其空载电流值将远大于满载电流的10%。当短路严重时，变压器在空载加电后几十秒钟之内便会迅速发热，用手触摸铁心会有烫手的感觉。此时不用测量空载电流便可断定变压器有短路点存在。