AC-DC转换的两种方式

众所周知，我们日常主要供电是AC的110V或220V。然而，大多数电器通过其中的电子电路操作是利用3.3V/5V/12V/24V的DC电压工作。其中虽然有电机设备和白炽灯炮等，直接以AC电压驱动的设备，但电机和开关等较为单纯的设备，几乎无可避免地，都会配备电子控制电路，且全部的电子控制电路都以DC电压驱动。

其实发电厂送出数千至2万V的AC高电压后，在传送到一般住户前，先通过电线杆上的变压器，降压至110V和220V,但因为电子产品都是以DC驱动的，如果不将AC电压转换成DC电压，将无法启动电子产品。

01A C 的 优 点

• AC电源只要使用变压器，就能轻松转换电压(升压、降压)。

• 传送电力时能保持高电压/低电流，减轻电压下降的现象(I2R损耗)。

• 能轻易将AC电源转换成DC电源，易于供应电力DC驱动设备。

从 AC 转变成 DC属于 “整流” ，为 AC-DC 转换的根本，因此必须先了解其架构。

上图为属于整流基本种类的全波整流，以及半波整流的作用。无论哪方，都是将输入的AC电压和二极管相接，抓到负向波的振幅。半波整流只使用1个二极管，来抓到负向波的振幅，因此负向波消失，只剩下一半的波形，故称半波。全波整流使用了由4个二极管组成的桥式整流桥，能旋转负向波，让它出现在正向波区域内。DC化之后，利用电容器让波形平滑。但即使波形平滑仍会残存纹波(Ripple：脉流)，其振幅纹波电压会因为电容器的容值和负载而出现变化。

02AC - DC 转 换 的 两 种 方 式

1) 变压器方式

通过变压器，将220/110VAC降压(变压)至可获得所需DC电压的AC电压值。这一部分称为AC-AC转换。利用调整变压器一次侧和二次侧的线圈，来设定变压值(发生在变压器二次侧的降压值)。利用二极管桥式整流器将已经降压的AC电压转换成DC，接着用电容器加以平滑，最终转换成纹波较小的DC电压。整流后的DC电压是指AC的峰值电压(AC×√2)减去二极管的正向电压后的数值。

当不必确保输出稳定时，就可以将DC电压作为输出电压。电压的初期值取决于变压器的匝数比，负载电流越增加，电压越降低。必须确保输出稳定时，使用稳压器稳定电压。此时，将变压器二次侧的电压，设定成适合利用稳压器转换的电压。

虽然是转换AC-AC的变压器，但AC的频率为50/60Hz，因此必须使用低频变压器。

变压器方式转换是将输入AC通过低频变压器转换成幅值较低的AC电压，再通过整流桥把AC电压转成DC，最后通过电容滤波，变成相对平滑的电压。

2) 开关方式

开关方式为一开始先用整流桥，整流110/ 220V AC。桥式二极管必须能够承受高电压。110VAC的峰值约155V左右，220VAC的峰值约310V左右。再以电容器使其平滑。这部分同样使用高电压规格品。接着，通过开关元件ON/OFF斩波(切分)高DC电压，并经由高频变压器，将电能传送至二次侧。此时的ON/OFF频率，也就是开关频率，一般在数十或者几百KHZ，然后再转换成呈现如图般方波的AC。通过变压器，把其幅值降低，利用二次侧的整流二极管，整流该低幅值的高频率AC电压，接着以电容器使其平滑后，再转换成设定的DC输出电压。

开关方式转换DC/DC的原理

上图是利用代表性的控制方式PWM(Pulse Width Modulation:脉冲宽度调制)方式加以降压的原理。PWM是指让周期(频率)保持恒定，调整ON和OFF的时间比，也就是占空比来进行控制的方法，能运用在多种应用上。采用PWM时，经由开关将DC电压转换成达到必要占空比的AC后，接着再进行整流回到DC，以取得想要的DC电压。

AC-DC转换是直接将输入的AC电压整流-平滑后，转换成DC，再将该DC转换成高频率的AC，通过变压器改变其幅值，接着重复整流-平滑步骤，转换成想要的DC电压。

现阶段以开关方式为主流，下篇介绍AC-DC基本拓扑及简单工作原理。

　　审核编辑：汤梓红