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--- ac_dc转换器 [2023/05/23 14:33]
meiling
+++ ac_dc转换器 [2023/05/24 13:31] (当前版本)
meiling
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-## AC/DC转换器
+====== 何谓AC/DC转换器？ ======
+https://www.rohm.com.cn/electronics-basics/ac-dc-converters
+## 一、AC/DC转换器
 ### 何谓AC/DC转换器？
 AC/DC转换器是指将AC（交流电压）转换成DC（直流电压）的元件。
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 然而大家大部分使用的电器是在5V或3.3V的DC电压下工作的。
 也就是说，如果不把AC电压转换成DC电压，电器就不能工作。
-{{ ::acdc1-1.jpg?500|}}
+{{::acdc1-1.jpg?500|}}
 其中也有电机、灯泡等可以用交流电压驱动的产品，但电机与微控制器的控制电路连在一起，灯泡也变成节能LED，因此有必要进行ACDC转换。
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 然而，在实际家庭中，由于不能直接使用高电压，所以需要通过几个变电站分阶段进行变压（降压），最后转换成100V或200V后进入家庭。 这些转换也因AC更简单，所以传输的是AC电压。
-## 全波整流和半波整流（AC/DC转换）
+## 二、全波整流和半波整流（AC/DC转换）
 ### 全波整流和半波整流
 将AC（交流电压）转换为DC（直流电压）的整流方式有全波整流和半波整流。两种情况都利用了二极管的电流正向流通特性来进行整流。
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 全波整流和半波整流在相同的电容器容量和负载条件下，全波整流的纹波电压更小。纹波电压越小，稳定性越高、性能越优。
-## 变压器方式（AC/DC转换器）
+## 三、变压器方式（AC/DC转换器）
 ### AC/DC转换方法
-AC/DC转换有变压器方式和开关方式。
+AC/DC转换有变压器方式和开关方式。本节介绍变压器方式。
 === 变压器方式 ===
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 **【变压器方式的波形推移】**
 {{ ::acdc3_2.jpg |}}
+## 四、开关方式（AC/DC转换器）
+### AC/DC转换方式
+AC/DC转换有变压器方式和开关方式。本节介绍开关方式。
+=== 开关方式 ===
+这是普通AC/DC转换器的开关方式电路结构。
+**【开关方式的电路结构示例】**
+{{ ::acdc4_1.jpg |}}
+下图显示了开关方式电压波形的变化。
+变压器方式是首先通过变压器进行AC/AC降压，而开关方式是直接用二极管桥式整流器对交流电压进行整流。由于普通家庭的用电电压为AC100V或AC200V，所以二极管桥式整流器必须具有可承受高电压的规格。
+接下来，用电容器平滑直流电压（脉冲电压）。电容器同样需要耐高压的电容器。
+然后，通过开关元件的ON/OFF对直流电压进行斩波（切割），并经过高频变压器降压后传送到二次侧。此时，斩波波形变为方波。
+与家用频率（50/60Hz）相比，开关元件使用的频率更高（例如，100kHz）。由于高频工作，所以可以实现变压器的小型化、轻便化。
+**【开关方式的波形推移】**
+{{ ::acdc4_2.jpg |}}
+在二次侧利用整流二极管对方波进行半波整流，之后用电容器对其进行平滑，并输出直流电压。
+开关方式是利用控制电路控制开关元件，获得稳定的预期的直流输出（例如，DC12V）的方式。
+与变压器方式相比，开关方式由开关元件和控制电路组成，电路结构较复杂，但由于基于高频控制可以使用小型变压器，所以有助于设备小型化，这是它的一个很大的优点。
+## 五、反馈控制
+### 何谓反馈控制？
+开关式AC/DC转换器通过确认实际输出的DC电压值，并根据该电压信息对开关元件进行控制，从而确保稳定实现规定的DC输出。这种确认该输出电压值以控制开关元件的机制叫做反馈控制（FB控制）。
+{{ ::acdc5_1.jpg |}}
+<WRAP centeralign>
+**【开关方式电路结构示例】**
+</WRAP>
+=== 反馈控制的示意图 ===
+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电压转换为DC电压。然后，通过开关元件对该DC电压进行斩波（ON/OFF）后，通过高频变压器降压后传递到2次侧，再利用电容器进行平滑处理，输出规定的DC电压（VDC）。
+FB控制电路检测实际输出的该电压值是否达到规定的目标电压值。
+{{ ::acdc5_2.jpg |}}
+<WRAP centeralign>
+**【经过平滑处理的输出电压示意图】**
+</WRAP>
+实际输出电压值低于目标电压值时，则会对开关元件进行控制，使ON时间变长。这样，输出电压值就会上升。反之，高于目标电压值时，则控制ON时间变短。
+这样，反馈控制电路常时对实际输出电压值进行确认，并根据该值调整开关元件的ON/OFF时间，确保目标输出电压值的稳定。
+## 六、轻负载模式
+### 何谓轻负载模式？
+提高使用较少输出电流时的效率的技术叫做轻负载模式。在DC/DC转换器等中也叫脉冲串模式。
+=== 轻负载模式示意图 ===
+开关式AC/DC及DC/DC转换器通过ON/OFF转换进行电压斩波和电容器平滑处理，以稳定提供目标输出电压值。
+但是，这种转换在ON/OFF时会产生瞬间漏电流（贯通电流）。也就是说，单位时间内的ON/OFF次数越多，漏电流导致的损失越大，效率越低。
+周期恒定（PWM控制）时，即使ON/OFF时间比有变化，其次数在单位时间内也是恒定的。因此，自身功耗量也是恒定的，轻负载时这种转换漏电流造成的损失会导致效率降低。故此，在使用电流少的情况下，通过频率调制（PFM控制）将周期拉长、变慢，从而减少单位时间内的ON/OFF转换次数，以减少损失。这种技术就叫做轻负载模式。
+{{ ::acdc6_1.jpg |}}
+<WRAP centeralign>
+**【PWM方式和PFM方式】**
+</WRAP>
+根据状况区分使用PWM和PFM可进一步提高效率，如高负载（使用电流）时使用周期恒定的PWM控制，轻负载（不使用电流）时使用周期变化的PFM控制。
+**PWM <Pulse Width Modulation> （脉宽调制）：**频率恒定，通过开关ON从输入电压中调取输出部分的控制方式。
+**PFM <Pulse Frequency Modulation>（脉冲频率调制）：**通过固定ON时间、改变频率（改变OFF时间）来调取输出部分的方式。反之，也有固定OFF时间、改变ON时间的方式。
+=== PWM和PFM ===
+PFM方式根据输出电流量改变频率，效率较高，但开关时会不定期发生噪音。这种频率无法确定的噪音很难消除，要解决噪音，采用频率恒定的PWM方式更容易操作。
+这样，噪音低的PWM和效率高的PFM可互为补充，高频率驱动的高负载（噪音发生较多）时采用PWM，电流使用较少的低负载时采用PFM，择优使用，即可尽可能提高效率。