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電源模塊的AC-DC轉(zhuǎn)換講解

2020-05-28

電源模塊可分為AC-DC電源模塊和DC-DC電源模塊兩大類,AC是交流電,DC是直流電,AC-DC轉(zhuǎn)換是指交流轉(zhuǎn)換成直流的意思。

 

下面我們來理解下什么叫做AC-DC轉(zhuǎn)換,可以參考下面的基本電路:

 AC-DC電源轉(zhuǎn)換原理圖

在這里,以輸入電壓100VAC為例子。該100VAC用橋式二極管加以整流,此為全波整流。100VAC直接整流,所以橋式二極管要求為耐高電壓規(guī)格才行。100VAC的峰值為140V左右, 再以電容器使其平滑,所以電容器的規(guī)格同樣要求為耐高電壓。

 

以轉(zhuǎn)換的原理來說,會在此時進(jìn)行AC-DC轉(zhuǎn)換,但由于轉(zhuǎn)換成一般DC驅(qū)動電路能使用的DC電壓,因此之后還有幾個步驟必須完成。利用整流器和電容器轉(zhuǎn)換的高壓DC電壓,經(jīng)由開關(guān)元件ON/OFF加以斬波(切分),并經(jīng)由高頻變壓器,將電能傳送至二次側(cè)。開關(guān)元件的ON/OFF頻率,也就是開關(guān)(斬波)頻率,例如頻率使用比原本50/60Hz還要高出許多的65kHz。利用二次側(cè)的整流二極管,整流該高頻率AC電壓,以電容器使其平滑后,如果DC輸出電壓設(shè)定值為12V,則就轉(zhuǎn)換成12VDC

 

AC轉(zhuǎn)換至DC的過程和工作狀況是一次側(cè)會直接整流——平滑100VAC,轉(zhuǎn)換成高壓的DC電壓。接著使用開關(guān)元件,將高壓的DC電壓轉(zhuǎn)換成高頻的方波,再經(jīng)由變壓器傳送至二次側(cè)。 二次側(cè)會產(chǎn)生高頻AC電壓,再次進(jìn)行整流——平滑,以轉(zhuǎn)換成想要的DC電壓。采用該種方式,可以100VAC轉(zhuǎn)換成想要的DC電壓,必須使用控制電路(控制IC和反饋電路)來控制開關(guān)元件ON/OFF時間。AC-DC電源模塊輸入50/60Hz的交流電,一般會選擇采用開關(guān)方式的AC/DC轉(zhuǎn)換,整流與濾波必不可少。


開關(guān)電源的工作過程相當(dāng)容易理解,PWM開關(guān)電源是讓功率晶體管工作在導(dǎo)通和關(guān)斷的狀態(tài)。PWM開關(guān)電源更為有效的工作過程是通過斬波,即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來實(shí)現(xiàn)的。脈沖的占空比由開關(guān)電源的控制器來調(diào)節(jié),一旦輸入電壓被斬成交流方波,其幅值就可以通過變壓器來升高或降低。通過增加變壓器的二次繞組數(shù)就可以增加輸出的電壓值。最后這些交流波形經(jīng)過整流濾波后就得到直流輸出電壓,控制器的主要目的是保持輸出電壓穩(wěn)定。

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