普通变压器和手机充电器的区别和工作原理

变压器的分类及其特性

根据问题提出的问题，电源变压器可以分为两类，一类是工频变压器，另一类是开关电源。

工频变压器工频变压器的结构和工作原理比较简单。它利用电磁感应的基本工作原理，实现了从电到磁，然后由磁到电的转换过程。该国使用的民用电压标准为220V，频率为50Hz。该频率称为电源频率，因此使用电源电压直接输入变压器而不经过其他电路的这种类型的变压器称为电源频率变压器。

开关电源开关电源是在组件和芯片制造技术进展的基础上开发的一种新型电源转换技术。完管开关电源的输入电压仍旧是工频电压，但是在内部电路转换后，它变成了更高的频率电压，该电压最终是由快速开关功率管（例如三极管，场效应管，等）由开关组成，因此称为“开关电源”。

两种电源的优缺点

由于电力变压器在低频下工作，由于频率和磁性材料的限制，其工作效率相对较低。因此，功率变压器在工作期间具有很大的损耗，并且发热量高。体积将更大，并且制造成本将大大增加。功率变压器的电压完全取决于初级匝数比。当输入电压变化很大时，输出电压将波动。因此，功率变压器的输入电压范围基本上是固定的。

由于开关电源工作在高频下，再加上磁性材料的磁导率等参数的提高，和电源变压器相比，其工作效率得到了提高，因此在工作中产生的热量将大大减少，和同功率的电源变压器相比，它要小得多，大大降低了开关电源的生产成本。由于开关电源由变压器后的电路内部转换，其输出电压的稳定性远高于工频变压器，并且输入电压可以在很宽的范围内变化。

但是开关电源也有其缺点。和工频变压器相比，开关电源的过载能力更差。其它，由于开关电源工作在高频下，其输出电压中的高频信号可能会对某些电路造成肯定的干扰。 ，因此诸如信号放大电路，射频电路等均不适合使用开关电源。

工频变??压器及开关电源的工作原理

功率变压器的工作原理比较简单。由初级线圈输入的工频交流电压被转换成磁场，并通过磁性材料（通常是硅钢板）传输到次级线圈以感应电压。输出是其频率和输入频率相同的电压，并且根据初级线圈和次级线圈的匝数比降低电压（如果次级线圈匝数更多，则电压会升高）。由于变压器输出交流电源，并且大多数电路使用直流电源，因此需要对变压器输出的电压进行整流，滤波和稳定化，以使其成为相对平滑和稳定的电压，以使负载电路正常工作。

开关电源的核心变换元件仍旧是变压器，并且还遵循电压比等于匝数比的规则。和工频变压器不同，开关电源需要增加工作频率，即需要将低频交流电压转换为高频交流电压，这就需要实现附加的操纵电路。由于电路的工作需要直流电源，因此输入交流电压必须先整流并转换为直流电压，然后才能通过后续电路进行操纵。让我们以一个常用的手机充电器电路为例，简要了解开关电源的工作原理。

对输入的220V交流电压进行整流和滤波后，它将变为约310V的DC电压（即220V AC电压的峰值）。接下来，有必要将该直流电转换为高频交流电。要将此电压转换为高频交流电，最简单的方法是使用开关快速打开和关闭开关，以便可以将直流电转换为高速脉冲直流电压。实现此开关的组件是晶体管。晶体管，包含常用的三极管和场效应管等，这两个元件可以用作电子开关，即通过引脚的电压操纵（三极管的基极和场效应管的栅极），其他两个引脚可以操纵开和关。

对于开关，下一步就是要有一个电路来操纵开关。该电路的功能是输出高速开关信号，以操纵开关管的通断。该电路称为振荡电路。开关电源的振荡电路分为多种，无论哪种，其功能都是向开关管提供操纵信号。

通过操纵电路的操纵，输入电压从低频交流电变为高频脉冲直流电压，输入到变压器进行降压，变压器输出的电压也将被整流。并过滤成直流输出并提供给负载作业。和工频变压器不同，开关电源还具有一部分电压检测电路，检测后会将输出电压信号反馈到变压器原边的操纵电路进行电压调节，从而使开关输出电压电源稳定性能得到改善，并且可以具有较宽的输入电压范围。因此，开关电源的工作过程实际上是由AC-DC，DC-AC，然后由AC-DC过程实现的。

这里可能有一个问题。变压器不是只能通过交流电源吗？为什么开关电源的直流电源也可以通过变压器转换？实在，变压器只能通过交流电。具体而言，需要改变磁通量。由于工频交流电是正弦波，并且具有正负半个周期，因此它将产生磁通量的变化。开关电源是将直流电转换成脉冲直流电的开关管。开关管从截止到导通，再从导通到截止，也会产生磁通量的变化。

开关电源需要对交流电压进行整流，以便后续操纵电路工作。直流电源可以通过变压器，因为在操纵开关管之后，直流电源已变成脉动的直流电，这也会引起变压器磁通量的变化。

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