實用電子學/變壓器

變壓器是一種被動電氣裝置，包含電磁元件，由兩個線圈繞在一個（通常是）方形磁性材料上，該材料能夠透過電磁感應過程將電能從一個電路轉移到另一個電路。

變壓器的主要應用通常是用來在電路之間升高（“升壓”）或降低（“降壓”）電壓。

變壓器的三個主要部分


(i) 變壓器初級繞組	當連線到電源時會產生磁通
(ii) 變壓器磁芯	初級繞組產生的磁通將透過此低磁阻路徑，與次級繞組相連，形成閉合磁路
(iii)變壓器次級繞組	初級繞組產生的磁通透過磁芯，將與次級繞組相連。此繞組也繞在相同的磁芯上，並提供所需的變壓器輸出。

工作原理

變壓器基於法拉第感應定律的工作原理，如下所示。兩個或多個繞組（也稱為線圈）之間的互感使得電能能夠在電路之間傳輸。

初級繞組由交流電源供電，它會產生一個不斷變化的交流磁通，包圍繞組。

如果次級繞組與初級繞組非常接近，則部分交流磁通將與第二個繞組相連。由於此磁通在幅度和方向上不斷變化，因此在第二個繞組或線圈中必須有變化的磁通耦合。

變壓器鐵芯的目的是為磁通提供一個低阻路徑，透過該路徑，初級繞組產生的最大磁通量透過並與次級繞組相連。

根據法拉第感應定律，次級繞組中將感應出電動勢。如果該次級繞組的電路閉合，則電流將流過它。這就是變壓器的工作原理。

變壓器匝數比公式如下所示： $V_{S}=V_{P}{\frac {N_{S}}{N_{P}}}$

變壓器是否升高或降低電壓取決於變壓器初級側和次級側之間的匝數。

升壓 - 如果初級線圈的匝數少於次級線圈的匝數，則輸出電壓將升高

{\frac {N_{S}}{N_{P}}}>1

降壓 - 如果初級線圈的匝數多於次級線圈的匝數，則輸出電壓將降低

{\frac {N_{S}}{N_{P}}}<1

緩衝電壓 當 ${\frac {N_{S}}{N_{P}}}=1$

元件	變壓器
符號
結構
${\frac {V_{o}}{V_{i}}}$	${\frac {V_{o}}{V_{i}}}={\frac {N_{2}}{N_{1}}}$
功能	升壓 $V_{o}>V_{i},N_{2}>N_{1}$ 降壓 $V_{o}<V_{i},N_{2}<N_{1}$ 緩衝區 $V_{o}=V_{i},N_{2}=N_{1}$