0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看威廉希尔官方网站 视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

浅谈整流-平滑后以开关DC/DC转换原理

电子设计 来源:rohm 作者:rohm 2021-04-08 17:10 次阅读

使用开关元件的AC/DC转换方式如图5所示。

开关方式为一开始先用桥式二极器,整流100VAC。变压器方式,会先利用变压器降低AC/AC电压,但开关方式却是直接整流高AC电压。因此,桥式二极管必须能够承受高电压。100VAC的峰值约140V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,使用比输入AC频率50/60Hz高出许多的数十kHz,然后再转换成呈现如图5般方波的AC。

pIYBAGBux22AR6J2AACo6k261cA335.png

利用二次侧的整流二极管,整流该高频率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。图片中省略了高频率AC电压的整流波形,但它是使用1个二极管的半波整流,因此请各位参照图2。此外,转换成需要的DC电压时,必须设定如图5般的开关元件控制电路。(此电路构造为反激式的范例。反激式留待后述。)

切分高DC电压转换成AC,之后再通过整流-平滑,转换成低DC电压的方法,和一般采用开关方式转换DC/DC相同。此进一步细分采用开关DC/DC转换的过程,就是先从DC开关成AC后,再开关至DC。另外,使用3引脚的线性稳压器转换DC/DC时,就只是单纯将DC转换成DC而已。

整流-平滑后以开关DC/DC转换原理

先说明整流AC后再转换成DC的原理,并在之后约略解说一下采用开关方式转换DC/DC的原理。

pIYBAGBux3iAXcraAACHs82ibXY934.png

图6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。例如经由开关将100VDC转换成周期25%ON、剩下OFF的25:75的AC。接着,整流-平滑该AC,也即将其均匀化后转换成DC,电压就会转换成相当于25%的25VDC。事实上,DC/DC转换属于功率转换,必须提升转换效率,虽然不必如图片般配置,但仍须遵照其原理。此外,负载电流如果增加,电压就会下降,反之,必须增加控制电路的脉冲宽度,并将电压返回到设定值,进行反馈控制,因此脉冲宽度无法保持恒定。

总而言的,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,接着重复整流-平滑步骤,转换成想要的DC电压。和前述的变压器方式相比,必须重复AC/DC转换2次,让人觉得非常复杂。的确是有些复杂,但优点大于缺点,因此近年来采用开关方式的AC/DC转换器日渐增加。至于有哪些优点则留待后述。

开关方式使用部件和安装例

图7的照片是采用开关方式的AC/DC转换所必须部件和电路安装例。基本构造和图5相同,将输出电压反馈至PWM控制电路上,借此稳定控制。

图7:PWM开关方式 AC/DC转换器的部件和安装例

部件和前述的变压器方式相似,但桥式二极管、一次侧的电解电容器、开关元件(晶体管),全部采用可支持高电压的规格品。

必须以数十kHz的高频率才能工作的变压器,我们称为高频变压器或开关式变压器。开关式变压器的铁芯,一般都是使用铁氧体。

开关元件基本上使用晶体管。有功率晶体管或开关晶体管等多种名称,但则以开关电源用的高功率MOSFET最为普遍。开关晶体管必须配合输出功率选择适合的规格,但当输出功率不太时,就能够使用内置开关晶体管的控制IC,减少部件数量。

至于稳定输出电压的控制电路,可以使用晶体管和运算放大器等单独的元件组成电路。最近除了正确、稳定控制外,也开始提供各种保护功能,因此愈来愈多装置采用AC/DC转换用IC。特别是在电路基板上安装AC/DC电源时,设计电路上以AC/DC转换器用IC为中心会较为实际。另外,该电路的控制IC是安装在基板背面下方正中央旁边。虽然SOP8是非常小的封装,但除了控制功能外,还具备了多种保护功能。

编辑:hfy

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 变压器
    +关注

    关注

    159

    文章

    7467

    浏览量

    135178
  • 电容器
    +关注

    关注

    64

    文章

    6218

    浏览量

    99579
  • 二极管
    +关注

    关注

    147

    文章

    9634

    浏览量

    166374
  • 转换器
    +关注

    关注

    27

    文章

    8700

    浏览量

    147122
  • 功率转换
    +关注

    关注

    0

    文章

    51

    浏览量

    13502
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    AC/DC基础:所谓线性稳压器

    之前已说明了采用变压器方式的AC/DC转换顺序为AC-低AC-整流/平滑DC)-[选项:稳定化DC
    发表于 04-04 10:18 765次阅读

    必看!AC/DC 的基础

    是单纯将DC转换DC而已。一整流-平滑
    发表于 02-13 15:29

    注意!平滑DC/DC 转换(稳定化)方式

    -稳定化DC)进行转换。在本项则是说明各方式中,经由前文的蓝色部分的整流/平滑,所生成得DC电压,转换
    发表于 02-14 15:40

    平滑DC/DC转换(稳定化)的Buck方式

    图 25:Buck方式(连续模式时)Buck是降压的意思。Buck转换器是利用二极管整流的降压转换器,代表性用途为用在非绝缘降压开关DC/
    发表于 11-28 14:19

    平滑DC/DC转换(稳定化)开关式和线性方式

    -稳定化DC)进行转换。在本项则是说明各方式中,经由前文的蓝色部分的整流/平滑,所生成得DC电压,转换
    发表于 11-28 14:21

    平滑DC/DC转换(稳定化)方式的线性稳压器

    。在未加装散热板下,最多只能承受到2W左右。当然,损耗大代表着效率差。考虑加装AC/DC转换器时,线性稳压器IC的输入,无法承受直接整流100VAC的140V电压,在采用开关方式的AC
    发表于 11-28 14:23

    AC/DC的基础

    电容器使其平滑,再转换成设定的DC输出电压。图片中省略了高频率AC电压的整流波形,但它是使用
    发表于 11-28 14:26

    绝缘型反激式转换器的基础:开关方式的AC/DC转换

    频率,也就是开关(斩波)频率,例如频率使用比原本50/60Hz 还要高出许多的50kHz。此外,斩波DC电压将成为呈现上图方波的AC。利用二次侧的整流二极管,
    发表于 11-30 11:36

    AC/DC转换的基础

    直接使用已经平滑化的DC,但如果要求精度和稳定度,将经由DC/DC转换
    发表于 12-03 14:25

    平滑DC/DC转换(稳定化)方式

    再经由整流/平滑,产生DC电压。上述工作模式也称为ON/OFF方式。各部的波形如图20所示。关键要点:・利用变压器的DC/DC
    发表于 12-03 14:26

    图解正激和Buck AC/DC转换

    如果要求精度和稳定度,将经由DC/DC转换转换成想要的DC电压。・
    发表于 09-23 06:30

    浅谈AC/DC转换的线性稳压器

    -稳定化DC)进行转换。在本项则是说明各方式中,经由前文的蓝色部分的整流/平滑,所生成得DC电压,转换
    的头像 发表于 04-08 18:11 2964次阅读
    <b class='flag-5'>浅谈</b>AC/<b class='flag-5'>DC</b><b class='flag-5'>转换</b>的线性稳压器

    【干货】带你解锁AC/DCDCDC转换

    开关式AC/DC转换器通过二极管电桥对AC电压进行整流,再通过电容器实施平滑处理,将AC电压转换
    的头像 发表于 12-28 17:51 1571次阅读

    平滑DC/DC转换(稳定化)方式

    之前已说明了采用变压器方式的AC/DC转换顺序为AC-低AC-整流/平滑DC)-以及采用开关
    的头像 发表于 02-15 16:12 736次阅读
    <b class='flag-5'>平滑</b><b class='flag-5'>后</b>的<b class='flag-5'>DC</b>/<b class='flag-5'>DC</b><b class='flag-5'>转换</b>(稳定化)方式

    平滑DC/DC转换(稳定化)方式-所谓Buck(降压、非绝缘)方式

    Buck是降压的意思。Buck转换器是利用二极管整流的降压转换器,代表性用途为用在非绝缘降压开关DC/
    的头像 发表于 02-16 09:47 1456次阅读
    <b class='flag-5'>平滑</b><b class='flag-5'>后</b>的<b class='flag-5'>DC</b>/<b class='flag-5'>DC</b><b class='flag-5'>转换</b>(稳定化)方式-所谓Buck(降压、非绝缘)方式