开关电源为什么还需要高频变压器？

开关电源为什么还需要高频变压器？

1⃣️为了安全，不管高频还是低频，就得将高电压用变压器隔离、

2⃣️高磁体的变压器无论从材质和铜线上都很节省，体积又小、

3⃣️硅钢片一类材质的低频变压器，体积大，不经济、只适用于低频脉冲电源的隔离、

4⃣️提问者问：为何不在整流处使用变压器隔离？因为你想开关电源既省料又小巧，就不能在前级低频整流处用大体积的工频变压器，又因为高频整流二极管也达不到开关管、高频变压器输出几十千KHz的高频方波。

5⃣️老式手机充电器用工频变压器，只能输出500mA，因为低频50Hz不能使二次侧线圈感生更大电场，你想改变输出功率，就受到初级原线圈直径和匝数的限制，如果用线粗了，绕的匝数少就会使变压器空载发烫、所以只有将开关管发出高频振荡再经小巧的高频变压器输出，经整流滤波再稳压后，才能输出安全的低压大电流（比如5V4A）。

谢谢！

开关电源为什么还需要高频变压器？

开关电源为什么还需要高频变压器?

答：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。

知足常乐2022.11.4日于上海

开关电源为什么还需要高频变压器？

笔者在2002至2008年之间，曾有近6年智能高频开关电源设计经历，因此有资格来回答此问题。

正如问题中所说，开关电源的原理是：

1.交流变直流；

2.直流变高频；

3.高频变压器变压；

4.整流得到输出。

第3步，高频变压器这个环节是万万不能省略的。

对于大多数开关电源来说，其输出电压与输入的交流电经过整流后的电压是有很大差异的，这就需要经过高频变压器进行变压后，变成比较接近输出要求的电压，再通过调整电路进行精确调节，以便输出需要的电压。

即便输出电压与输入电源经整流后的电压相差不大，可以通过调整电路进行调节，这时候看起来似乎高频变压器是多余的，实际上一点也不多余。

因为高频开关电压相较于普通稳压直流电源来说，脆弱得多，使用环境的任何干扰都有可能导致开关电源设备发生故障。

使用了高频变压器就相当于在输出单元和前面的电路间加入了一道隔离屏障，能够最大可能防止输出端发生的故障引起输入端及转换部分电路的坏损，也会防止输入端、转换电路的故障引起输出电路损坏。

因此，高频变压器在开关电源中是不可缺少的。

并且由于高频变压器的存在，可以使转换电路、调整电路的结构变得相对简单，一方面因为降低了电路复杂性，从而减少了生产成本，另一方面，由于电路复杂性降低，发生故障的概率也就大大降低，这在工程实践中是极为重要的。

当然了，高频变压器的关键部分磁芯的选择也是十分重要的，任何高频磁性材料都有一定的频率范围，因此选择磁芯就要根据所设计的高频电源的输出频率、输出容量等诸方面因素进行选择，切不可盲目。为了使设计少走弯路，最好先选择好磁芯，再进行输出电路设计。

开关电源为什么还需要高频变压器？

朋友们好，我是电子及工控技术，我来回答这个问题。开关变压器以其转化效率高、体积小、重量轻以及工作的电压范围比较宽等许多优点，在手机充电器、电瓶车充电器以及各种家用电器里都会用到开关电源，那么在开关电源中我们总会看到有一个高频变压器，今天我们就针对这个高频变压器来聊聊它在开关电源中的作用。

我们知道开关电源有自激式开关电源和他激式开关电源两类，现在我们以他激式开关电源为例子来说明它的工作过程，以便我们进一步说明高频变压器在开关电源中的作用。在他激式开关电源中由独立的振荡器产生控制脉冲信号去控制开关管的导通与断开，当开关管Ｖ处于开关状态时，那么在高频变压器的一次绕组上就会有电动势产生，这样它就会感应到二次绕组上，二次绕做上的电动势经过ＶＤ２二极管对电解电容进行充电，这个电解电容起到滤波的作用，这样就会在负载ＲＬ上等到一个稳定的直流电压。

我认为在高频变压器在开关电源中主要有以下两个作用，下面我们分别说一说。第一点是在开关电源中使用高频变压器是为了提高电源的转化效率。由于高频变压器它的铁芯采用的是硅钢片铁芯，这种硅钢片导磁性能很好，能够极大地提高电阻率和导磁率，从而提高了开关电源的转换效率，增大它的输出功率。

第二点是为了保护后面的负载和人身的安全，起到了安全隔离的作用，同时也净化高压电源防止干扰。我们假设开关电源在工作中由于某种原因造成输出电压过高，这样过高的电压就会送到保护电路中去，那么开关电源中的保护电路就开启了保护模式，它会“命令”开关管停止工作，一但开关管停止了工作，高频变压器一次绕组端就没有办法产生电动势了，这样高频变压器二次绕组就无法得到感应的电动势，输出端也就没有电压输出了，从而保护了负载免受高压的损坏。如果不用高频变压器一旦出现这种现象就会很危险，如果开关管被击穿的话，高压直接输出在用电器上，直接烧毁用电器，甚至会危及人的生命安全。

以上就是我对这个问题的解答，欢迎朋友们参与讨论这个问题，想要学习电子及工控技术的朋友，敬请关注电子及工控技术，感谢点赞。

开关电源为什么还需要高频变压器？

朋友可能只考虑步骤，没在意频率。

在交流变直流阶段，这里的交流是50Hz，那是相当的低了，如果在此处放变压器(就是我们常说的线性变压器)，后面也是整流滤波。完全没问题。只不过因为频率低，会导致变压器体积庞大（相对于开关电源），效率低下（50%左右）。

而开关电源是人为的把频率提高到60kHz左右（是50Hz的1200倍），并且是方波信号，所以高频变压器相对来说可以做的很小。运输成本和包装成本都相对低。

同时，由于频率高了，滤波电感和电容体积也小了。这个不在你提问之列，不在讨论。

开关电源不一定需要变压器，用电感也可以降压。只有需要隔离的时候才用高频变压器。

实际中，高频变压器初级与次级之间并不是完全隔离。而是跨接有一个Y电容。容量102左右。这个电容使初次级电压在一个水平内。并且只对交流起作用。对人体来说是安全的，只有一点点漏电流。这个电流在安全值内，只有用敏感的皮肤才能感觉的到（比如舌头）。

下面这个电路就是不用变压器的电路。

开关电源为什么还需要高频变压器？

我再简单的回答你的问题

使用开关电源供电的根本考虑有以下几点：1.降低适配器体积重量。因为用于手机要便于携带。如果使用工频220伏供电，必须使用工频变压器先将220伏降低到所需电压，再进行整流滤波、稳压提供所需直流电压。这也是早期采用的普遍方法。这种方法的主要缺点是体积大，重量大，不便随身携带，而且价格也不便宜。2.采用开关电源的原因就是为了解决这两个问题。先将220伏市电经整流电路整流变成约300伏的直流电压，这个电压是非常危险的电压，需要的电压一般是安全电压，手机的标准供电是5伏直流电压，所以必须先用开关电源的方法产生高频方波，一般是20～200Khz. 然后要用高频变压器变成低压高频方波，这就要求高频变压器，由于工作在高频，可以大大降低变压器的体积重量和成本。从这里解决了减少重量体积的要求。然后再进行整流滤波，在高频信号情况下，滤波器件又进一步减少条件重量，达到设计上的主要目的，减少体积重量。

3.如果不要高频变压器，要从高压变电压一般是费力不讨好，无论从经济性能还是安全性能上都会得不偿失。解决不了安全问题就达不到要求。

这样是否说明了开关电源必须使用高频变压器的原因了吧。