开关电源的整体电压变换过程

“学习开关电源，新手最疑惑的一个点”是什么呢?其实就是开关电源变压器初级输入的是高频的方波直流电，为什么会在变压器次级感应交流电压?从理论上来说，直流是不能通过变压器变压的。那么究竟是什么原因呢?且听小编细细叫来。

整体波形变换

首先介绍一下开关电源的整体电压变换过程：AC交流→脉动直流→高频方波→稳定直流。如下图所示。

为了便于大家了解变压器初级线圈的输入电压波形，进行以下简单分析。

变压器初级前面是个什么电路呢?是整流滤波电路。交流电U1或U2输入，经过整流桥进行整流，将交流电变成脉动的直流电;如果没有带负载，那么经过滤波电容后，将会得到一个比较稳定的直流电，因为没有负载，电容就没有放电回路，就会一直保持其两端电压不变。如果带负载，就会输出带纹波的直流电波形。

然后得到的这个直流电被开关管(PWM控制IC)进行高频斩波，得到一个高频方波，但是这个波形还是直流形式的呀，如何通过变压器进行电压转换呢?

究本溯源

那么究竟如何实现电压变化呢?

其本质就是利用了电感的自感效应，电感电流不能突变!

当开关电源的高频变压器初级输入一个310V的直流电压时，此时线圈的端电压发生突变，但自感效应阻止了电流的突变，会使电流逐渐升高，在电感还没有进入稳态的时候，开关管就截止了。那么在这个过程中，由于电流一直在慢慢地升高，一直处于变化中，那么变压器的磁通量一直在变化。有了磁场的变化，自然就能在次级线圈感应出交流电。那么开关管关断后，其初级线圈的电流也是慢慢变小的。

由于开关管的开关频率很快，在20KHZ~1MHZ。上述的这个过程在快速地进行，电感始终不会进入稳态(电流值稳定)，变压器磁芯不会进入磁饱和的状态。所以在设计开关电源时，是需要注意选择开关频率，来避免磁饱和的情况发生。

下图是小编画的粗略图，T1代表电感进入稳态时的临界时间，T2代表开关管关断的时间点。应该能清晰地表示上述关系了。

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