朋友们好，我是电子及工控技术，我来解答。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。
开关电源的工作原理
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。
开关电源中所用的高频变压器的作用
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。
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。
知足常乐2022.11.4日于上海
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