當然我們通過前面對電感器相關特性的學習知道了:通過線圈將電場能量轉化為磁場能量儲存在磁芯中,對于如下圖變壓器來說通過原邊或是副邊來釋放磁場能量并無任何差別。所以在開關電源設計中,原邊輸入的能量,其能量消耗反而取決于副邊負載。
變壓器就其本質來說也是一種電感器,利用電磁互感應來變換電路中交流電壓、電流和阻抗特性的器件。變壓器的原理是:當初級線圈中通有交流電流時,鐵芯(或磁芯)中便產生交流磁通,使次級線圈中感應出電壓。
根據電磁感應原理,如下圖所示,當變壓器輸入交流電壓Vin時,其原邊感應電壓Vin = -N1* dΦ/dt,副邊感應電壓為Vout = -N2*dΦ/dt;由于原邊和副邊線圈共用1個磁芯(不考慮漏磁),其通過原邊和副邊的磁通量變化相同,所以Vout = -N2*(-Vin/N1) = Vin*N2/N1,可得Vout/Vin = N2/N1 = n(匝數比)。所以對于理想變壓器原理:其繞組匝數比不同最終導致的是各繞組之間的電壓比不同,與繞組是否流過電流無關;Pin = Pout,Vin * Iin = Vout * Iout,所以:Iout/Iin = Vin/Vout = N1/N2。
變壓器的結構:由鐵芯(或磁芯)和線圈組成,線圈有兩個或兩個以上的繞組,其中接電源的繞組叫初級線圈(原邊),其余的繞組叫次級線圈(副邊)。變壓器的能量轉換并非100%,就算是副邊空載也一樣存在損耗,稱之為空載損耗;如下圖所示,該損耗并非原邊/副邊的漏感所導致,正如電感特性概念所述,電感是儲能元件,即使是漏感也不會消耗電能;之所以有損耗,主要是磁芯損耗(磁滯損耗和渦流損耗)以及極少銅導線上電阻的繞組損耗。
鐵芯使用硅鋼片,硅鋼片中的硅使得磁芯的電阻率增加,減少鐵芯渦流損耗。