变压器适用于交流电,为什么有些手机充电器是220V电压,要先通过桥式整流器再通过变压器?
变压器适用于交流电,为什么有些手机充电器是220V还要再接入变压器?
1⃣️电子化信息时代讲究适用,方便经济,变压器体积大,铜材料用量多,开关电源中的高频变压器小而轻便,所以它叫隔离电源也叫开关电源。为何称开关电源?因为将220V交流整流滤波后有约300V的直流要经过开关管高频开关开关不停通断振荡再变成高频交流才能输入高频变压器,使负线圈得到低压高频,经整流虑波后,再稳压成5v1A充电。
2⃣️开关电源与220V隔绝很安全,它又称恒流恒压电源,而变压器式的充电器很重,如输出电流大要控制电压,只能恒流不能恒压,变压器式的手机充电器逐渐被电子的开关电源取代了。(我手上还保存着几个老式的充电器)!
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变压器适用于交流电,为什么有些手机充电器是220V电压,要先通过桥式整流器再通过变压器?
可能不少人跟提问者一样有个疑问,普通的变压器可以改变交流电压,为何手机充电器不直接用变压器对AC220V降压,而是先对AC220V进行桥式整流再用变压器降压?手机充电器之所以不直接用变压器对AC220V进行降压,是为了减小充电器的体积,便于携带使用。下面我们来看一款简单手机充电器的电路原理图。▲ 手机充电器电路原理图。
上图是一个老式手机充电器的电路原理图,从图中可见,充电器工作时,AC220V先通过电阻R1及D1~D4组成的整流桥变为直流电(图中滤波电容未画出,一般整流之后还要经过滤波),再经三极管Q1和Q2组成的高频振荡电路将桥式整流后的直流电转为数十千赫的高频交流电,然后才通过变压器B降压,并经高频整流管D7整流后变成低压直流电来给手机充电。▲ 手机充电器电路板。
现在的手机充电器之所以不直接用变压器对AC220V降压,是为了减小变压器的体积。我们知道,变压器感应电势的大小取决于磁通量改变的速率,磁通量变化越快,感应电势就越大。手机充电器先通过整流及振荡将50赫兹的低频交流电转为数十千赫的高频交流电,然后再用变压器降压,这样在相同的功率下,高频变压器只需较小的磁芯及较少的匝数即可实现电压的变换,从而减小手机充电器的体积与重量,以方便携带及使用。▲ 手机充电器内部的高频变压器。
手机充电器内部的高频变压器还有一个作用就是隔离,亦即将AC220V高压与充电器输出端隔离,以免充电器输出端带有AC220V高压,使用户遭到电击,故手机充电器里面这个高频变压器的质量及可靠性很重要,尽可能不要使用那些劣质的充电器。
变压器适用于交流电,为什么有些手机充电器是220V电压,要先通过桥式整流器再通过变压器?
手机充电器使用的是开关电源的设计方案,通高过高频化转换使效能转化效率更高
变压器利用电磁感应原理来改变交流电压。我们平常用的交流电频率是50Hz,由于频率比较低,如果直接用变压器来降压,效率一般小于40%,做出来的手机充电器体积就会很大。聪明的人们就发明了开关电源。先把交流电整流为直流电,用开关电源芯片把直流电变为频率很高的交流电再用高频变压器实现高效能电压转换。
开关电源工作原理开关电源是高频化的电压转换装置,开关电源的主要器件有:整流桥、开关电源控制芯片、变频变压器等
整流桥:把交流电整流为直流电,需要根据开关电源的功率选择合适的整流桥,当然也可以用四个整流二极管搭建整流电路。
开关电源控制芯片:整个开关电源的核心部分,提供高频开关信号,把直流电变为高频交流电;要根据开关电源的功率选择合适合的开关电源控制芯片
高频变压器:实现高频化的电压转换,需要根据开关电源的功率及选用的开关电源控制芯片来设计高频变压器。
当然还需要有整流滤波电路、反馈电路、EMC防护电路
整流滤波电路:把高频变压器转换过来的高频交流电整流滤波为直流电
反馈电路:把输出端的电压反馈给开关电源控制芯片,开关电源控制芯片会根据反馈自动调节PWM信号,把输出电压稳定在设定值。
EMC防护电路:包括防护浪涌、共摸开扰、差摸开扰、ESD等等
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变压器适用于交流电,为什么有些手机充电器是220V电压,要先通过桥式整流器再通过变压器?
变压器适用于交流电,为什么有些手机充电器是220V电压,要先通过桥式整流器再通过变压器?
答:变压器适用于交流电的升压或者降压,它属于50/60Hz的工频变压器,一般为硅钢片导磁材料,而手机之所以不能直接用这种电源变压器主要是变压器的体积太大,并且它的转换率太低,根本无法满足人们生活使用的便携性和节能需要。
为什么手机充电器要首先将交流电源进行桥式整流再通过高频变压器(注意,高频变压器的铁芯不是普通硅钢片,它是采用高导磁材料的铁氧体),普通硅钢片在这种高频开关电源中几乎没有改变电压的作用。
下图为小功率手机充电器的开关电源实物图
手机充电器就是一种小功率的的开关电源,而它内部结构有AC交流输入整流部分,还要将整流出来的带波纹系数的脉动直流电压进行滤波,形成300V平稳直流电送给由开关芯片的集成电路,包括场效应管,通过高频开关变压器,再次变压为低压直流的DC5V,同时考虑到它它稳定性,还要将其进行取样,通过光电耦合器反馈给一次侧的开关电路芯片,进行稳压控制。莫要看一个小功率手机充电器,它里面的套路还真的不少。
下面本人以一个电路图来说,小功率手机充电器的开关电源工作原理,见下图所示
简单理解为220V交流电,经过BD1桥式整流,再通过C1、L1、C2组成的π行滤波器,将其整流后直流电压稳定在300V左右。R2、R3两只串联电阻将启动微弱电流送给3脚INV,建立振荡频率,来控制MOS管的导通。另外,一旦建立振荡后初级上的另一个辅助绕组提供控制MOS管的稳定驱动电流继续不断工作。
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工频变压器为什么不能使直流电变压呢?
因为变压器能够改变电压的条件是,一次侧原边施以交流电势产生交变磁通,交变磁通穿过各线圈并产生感应电势,感应电势的大小由式下图确定。
当变压器以直流电通入时,因电流大小和方向均变,硅钢片铁芯中无交变磁通,即磁通恒定,磁通变化率为零,根据电磁感应定律感应电势也为零。这时因缺少反电势,全部直流电压加 在只有很小电阻的绕组内,使电流非常之大,造成近似短路的现象。
而交流电是交替变化的,当初级绕组通入交流电时,硅钢片铁芯内产生的磁通也随着变化,于是一、二次绕组内都会感应出交流电势, 感应电势的大小与绕组匝数的大小成正比。若次级绕组匝数大于初级绕组,就能升高电压;反之,若次级绕组匝数小于初级绕组,就能降低电压。因直流电的大小和方向不随时间变化,所以如恒定直流电通入初级绕组,其铁芯内产生的磁通也是恒定不变的,就不能在次级绕组中感应出电势,所以工频变压器对直流不起变压作用。
知足常乐2022.11.27日于上海
变压器适用于交流电,为什么有些手机充电器是220V电压,要先通过桥式整流器再通过变压器?
俗话说的好:“内行看门道,外行看热闹。”今天让你也由外行变内行。
接下来,我就给大家讲一讲这是为什么。
如果直接用变压器进行降压。1、常规的变压器很笨重,我想你们绝对不愿意拿着一个很笨重的变压器给手机进行充电。
2、交流电经过变压器变压产生的电压不是很稳定,因为电网电压本身就是有波动的。
3、我们用的手机充电器用的是直流电,而经过变压器变压产生的电压仍然是交流电。这是一定不能使用的。
手机充电器内部的变压器- 充电器内部的变压器为高频变压器
- 高频变压器具有隔离的作用,避免了由于输入端交流电的异常导致后端手机损坏的功能。
- 开关电源工作原理
交流220v电,经过整流桥变为直流高压。然后经过滤波。再到高频变压器变压,通过反馈电路进行输出检测,从而实现稳定的直流5V电压。
要知道,我们大部分电子设备都需要一个稳定的直流输入源,来保障设备的正常运行。否则,很容易损坏设备的。这里对于相应的电源做了各种各样的输入保护,如过欠压、过温、过载等。这也是我们的手机充电器不直接用交流220经过变压器变压而使用的原因。
我们对电子产品追求的是性价比,这也是一个电子产品设计的初衷。不仅如此,我们还需要其体积小,重量轻。
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变压器适用于交流电,为什么有些手机充电器是220V电压,要先通过桥式整流器再通过变压器?
如题主所说,变压器确实只适用于交流电,不过手机充电器中采用的并不是工频变压器降压,而是应用了开关电源技术,内部采用的是一种高频变压器,它的工作频率可达几十KHz,远比我们市电的50Hz频率高的多,下面我们就来看下两种变压器的区别。
工频变压器首先,所谓工频就是指我们的市电220V 50Hz交流电,工频变压器就是工作在50Hz频率下来改变电压的一种变压器,如上图,这种变压器在很早以前经常应用在各种家电的电源电路中,由于工作频率较低,输出电压很稳定,没有纹波干扰,故障率很低,但它的缺点也是显而易见的,就是太笨重,而且转换效率低下,成本高,所以现在的各种低压电源基本都是采用开关电源来实现了。
高频变压器和开关电源高频变压器,顾名思义,它是工作在高频状态,是开关电源电路的重要组成部分,从上图中我们可以看出,这种变压器体积较小,可以很方便的应用在便携式充电器中,基本上我们现在生活中可以看到的充电器都是采用的这种,开关电源的的工作过程基本如下:
- 整流部分。220V 50Hz交流电经过整流滤波得到300V左右的直流电。
- 高频变换。通过控制开关管的快速导通和截止,将直流电转换为高频脉动直流方波,施加在高频变压器的初级。(高频变换电路一般都是集成芯片,一些小功率的内部都集成有开关管)。
- 电压变换。高频方波施加在变压器的初级线圈,会在次级感应出相同频率不同电压的交流方波,然后经过快恢复二极管整流、电容滤波得到我们所需要的低压直流电。
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