如何通俗的解釋「開關電源」和「變壓器」原理的異同？

01-12

變壓器和開關電源都能改變電壓。變壓器的原理是不是可以理解成利用互感的現象，而磁感應強度跟線圈匝數有關，所以原副線圈電壓比就和原副線圈匝數有關呢？
那開關電源的原理是不是可以理解成，需要5V電壓，但電網只能提供220V電壓，而開關電源的電路可以控制電路開關，在一個周期的1/44時間斷開電路，剩下的時間接通電路呢？
還有開關電源升壓的原理是什麼樣的呢？尤其是像充電寶那種東西。是不是先通過某種電路轉換成高頻的交流電，再通過一個小型的變壓器實現升壓呢？

望大神不吝賜教。

1. 傳統變壓器通過同時穿過原、副變線圈的磁場進行耦合，線圈可以看成多個包圍磁感線的單匝線圈串聯，從而通過原、副線圈的匝數變比控制電壓輸出。由於受限於磁性材料的飽和特性，一般傳統變壓器多用於交流電的變換，使磁芯工作在膝點內，保證較高的轉換效率。

2. 開關電源通過控制電路中的電子開關的開閉來實現可控的電路拓撲變化，配合利用電感電容存儲、釋放能量來實現輸出變換。開關電源主要可以分為AC-AC,AC-DC,DC-AC和DC-DC，能夠實現各種變換。

以DC-DC為例：

Buck電路可以實現降壓，它的原理可以理解為，通過控制一個周期中電容充放電的時間比例來控制電場能量的儲存和釋放的時間比例，從而控制輸出電壓，可以感性地理解為，電源向電容充電，使電場能量增加，電容電壓升高，然後在合適地時候通過開關動作，改變電路結構，使電容向負載釋放電場能量，電容電壓降低，然後又開始充電、放電······；

Boost電路可以實現升壓，它利用電感存儲磁場能量，也是通過一個周期中對電感充、放電時間的比例來控制磁場能量的儲存與釋放，可以感性地理解為在一個周期中花了好久向電感中注入能量，使電感電流不斷變大，達到合適的程度後再通過開關改變電路結構，使電流迅速減小，產生很高的電壓，磁場能量釋放。接著又開始下一個攢大招的周期······

只要上述的周期夠短（實際上電力電子開關可以做到），就可以使輸出的波動被控制在令人滿意的範圍內。

3. 實際電路中常常是電力電子器件與磁偶變壓器配合使用。由於開關電路可以實現很高的開關頻率，輸出很高頻率的波形，減小了對後面變壓器膝點磁通大小的要求，這使得高頻變壓器的體積、重量相較傳統變壓器得以大大減小。電力電子專業的筒子們就是不斷地在控制策略和電路拓撲中尋求更穩定更高效的變換方式。

電力電子就像一個超快速穩定的剪刀手，對波形進行各種剪切粘貼，形態各異、設計巧妙的電路拓撲實現各種波形變換······

可惜答主以後讀研不在電力電子方向了，但真的覺得電力電子蠻有意思.....大四狗答案僅供參考，歡迎指正！

問題一：你說的屬於開關電源中的一種拓撲，叫做Buck電路，用於不需隔離的高壓直流轉低壓直流的情況下。原理有個小錯誤，是1/44時間接通，其餘時間斷開。

問題二：開關電源升壓有兩種方式，一種是通過電感存儲能量再放出的形式來升壓，典型如Boost電路拓撲；另一種是通過控制開關器件將電壓轉換成高頻交流然後經過高頻變壓器再整流，典型如反激拓撲和移相全橋拓撲。以上兩個方案可以同時使用。

PS：以上都是針對DC-DC的情況下，也就是直流電轉直流電。開關電源在DC-AC(逆變)、AC-DC(整流)、AC-AC(變頻)的情況下也有很多的應用，這裡暫且先不提了，有興趣可以去找王兆安老師的《電力電子技術》看看。