AC-DC轉(zhuǎn)換器是一種將交流電(AC)轉(zhuǎn)換為直流電(DC)的電力設(shè)備，其功率流向具備雙向特性：電源至負載的整流模式和負載返電源的有源逆變模式。該設(shè)備廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、通信設(shè)備及電力系統(tǒng)等領(lǐng)域，美國POWER-ONE公司為全球主要生產(chǎn)商之一。AC-DC轉(zhuǎn)換器通常包含整流電路、濾波電容及EMC濾波組件，需符合UL、IEC等安全標準。受限于高頻高壓開關(guān)帶來的電磁兼容性問題及散熱需求，其體積小型化與模塊化設(shè)計面臨挑戰(zhàn)。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)可分為半波、全波等接線方式，按電源相數(shù)分為單相、三相或多相，工作象限涵蓋一至四象限類型。核心功能在于通過優(yōu)化電路設(shè)計提升電能轉(zhuǎn)換效率，滿足不同場景的電力適配需求。AC-Alternating current 是交流的意思 ，DC-Direct current 是直流的意思，AC/DC變換是將交流變換為直流，AC/DC轉(zhuǎn)換器就是將交流電變?yōu)橹绷麟姷脑O(shè)備，其功率流向可以是雙向的，功率流由電源流向負載的稱為整流，功率流由負載返回電源的稱為有源逆變AC/DC變換器輸入為50/60Hz的交流電，因必須經(jīng)整流、濾波，因此體積相對較大的濾波電容器是必不可少的，同時因遇到安全標準(如UL、CCEE等)及EMC指令的限制(如IEC、FCC、CSA)，交流輸入側(cè)必須加EMC濾波及使用符合安全標準的元件，這樣就限制AC/DC電源體積的小型化，另外，由于內(nèi)部的高頻、高壓、大電流開關(guān)動作，使得解決EMC電磁兼容問題難度加大，也就對內(nèi)部高密度安裝電路設(shè)計提出了很高的要求，由于同樣的原因，高電壓、大電流開關(guān)使得電源工作消耗增大，限制了AC/DC變換器模塊化的進程，因此必須采用電源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法才能使其工作效率達到一定的滿意程度。

AC/DC變換按電路的接線方式可分為，半波電路、全波電路。按電源相數(shù)可分為，單項、三相、多相。按電路工作象限又可分為一象限、二象限、三象限、四象限。美國POWER-ONE是世界上專業(yè)生產(chǎn)交流/直流電源(AC/DC)、直流/直流電源(DC/DC)變換產(chǎn)品的著名廠家，其產(chǎn)品在世界各地廣泛銷售，得到世界工業(yè)界的普遍應(yīng)用和好評。尤其在電站、鐵路、航天等部門應(yīng)用有其它公司產(chǎn)品無法替代的優(yōu)良品質(zhì)。

AC(交流)與DC(直流)的定義。AC，即Alternating Current(交流)，是一種電流形式，其大小和極性(方向)會隨時間進行周期性的變化。這種變化的速度，即電流極性在1秒內(nèi)變化的次數(shù)，被稱為頻率，其單位為Hz。DC，即Direct Current(直流)，是一種電流形式，其顯著特點是極性(方向)保持不變，不隨時間發(fā)生周期性變化。同時，這種電流的流動極性和大小也均保持穩(wěn)定，不會隨時間產(chǎn)生波動。盡管紋波電流(Ripple current)的流動極性保持穩(wěn)定，但其電流大小卻隨時間產(chǎn)生變化。然而，這并不影響其被歸類為DC電流的事實。

AC/DC轉(zhuǎn)換器，顧名思義，是一種將交流電壓(AC)轉(zhuǎn)換為直流電壓(DC)的電子元件。由于家庭和商業(yè)場所通常使用的電壓為110V或220V的AC電壓，而大多數(shù)電器設(shè)備在5V或3.3V的DC電壓下才能正常工作，因此，AC/DC轉(zhuǎn)換器顯得尤為重要。沒有它，電器設(shè)備將無法得到所需的電源而無法運行。其中，電機和燈泡等部分產(chǎn)品雖然可以直接使用交流電壓驅(qū)動，但為了與微控制器的控制電路相連，以及節(jié)能目的將燈泡替換為LED，因此仍需進行AC/DC轉(zhuǎn)換。那么，為何在傳輸過程中選擇使用AC電壓呢?有人可能會問：“既然電器最終使用的是DC，那為什么不一開始就傳輸DC呢?”這主要是因為電力通常來源于水力、火力或核能發(fā)電站，這些發(fā)電站往往位于遠離市區(qū)的山區(qū)或沿海地區(qū)。在這些地區(qū)與市區(qū)之間進行電力傳輸時，AC電壓具有顯著的優(yōu)勢。通過以高電壓、低電流的方式傳輸AC電壓，可以有效地減少電力傳輸過程中的損耗。然而，對于家庭用戶來說，他們無法直接使用這種高電壓，因此電力需要在幾個變電站中逐步進行變壓，最終轉(zhuǎn)換為110V或220V的AC電壓供家庭使用。由于AC電壓的轉(zhuǎn)換相對簡單，因此這種轉(zhuǎn)換方式在家庭電力系統(tǒng)中被廣泛采用。

工頻變壓器方式是先通過變壓器實現(xiàn)AC/AC的降壓轉(zhuǎn)換，而開關(guān)電源方式則直接利用二極管橋式整流器對交流電壓進行整流處理。鑒于普通家庭用電通常為AC110V或AC220V，因此所選用的二極管橋式整流器必須能夠承受高電壓。

經(jīng)過整流后的直流電壓會通過電容器進行平滑處理，以消除脈沖電壓的影響。同樣，這里也需要使用耐高壓的電容器。接下來，通過開關(guān)元件的通斷控制，對直流電壓進行斬波處理，再經(jīng)過高頻變壓器降壓后輸送至二次側(cè)。此時，斬波后的波形將轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲ā?

值得注意的是，開關(guān)電源的工作頻率遠高于工頻變壓器(如50/60Hz)，可達到100kHz以上。這種高頻特性使得變壓器能夠?qū)崿F(xiàn)小型化和輕便化。

在二次側(cè)，通過整流二極管對半波整流后的方波進行整流，隨后用電容器進行平滑處理，最終輸出穩(wěn)定的直流電壓。開關(guān)電源的工作原理是，通過控制電路對開關(guān)元件進行精準控制，以實現(xiàn)預(yù)期的直流輸出，例如DC12V。與工頻變壓器相比，開關(guān)電源雖然電路結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，但因其高頻控制特性，得以使用小型變壓器，從而推動了設(shè)備的小型化發(fā)展，這是其顯著的優(yōu)勢。接下來，讓我們深入了解反饋控制的概念。在開關(guān)式AC/DC轉(zhuǎn)換器中，反饋控制發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它通過實時監(jiān)測實際輸出的DC電壓值，并根據(jù)這些電壓信息對開關(guān)元件進行實時調(diào)整和控制，從而確保穩(wěn)定的DC輸出。這種通過確認輸出電壓值來調(diào)整開關(guān)元件的工作機制，就是所謂的反饋控制(FB控制)。

首先，來簡要了解一下AC(交流)和DC(直流)這兩個概念。AC，即Alternating Current(交流)，是一種電流形式，其大小和極性(方向)會隨著時間的推移而周期性地變化。 這種周期性變化的頻率，以Hz為單位進行衡量，表示電流極性在1秒內(nèi)變化的次數(shù)。DC，即Direct Current(直流)，是一種電流形式，其顯著特點是極性(方向)保持不變，不會隨時間發(fā)生周期性變化。這種電流的流動極性(方向)和大小都保持穩(wěn)定，不會隨時間產(chǎn)生波動。

雖然紋波電流(Ripple current)的流動極性不隨時間變化，但其電流大小卻會隨著時間的推移而發(fā)生周期性變化。 然而，這并不影響其被歸類為DC(直流)電流。

AC/DC轉(zhuǎn)換器，顧名思義，是一種將AC(交流電壓)轉(zhuǎn)換為DC(直流電壓)的電子元件。在家庭住宅和樓房中，我們通常接收到的電壓為100V或200V的AC電壓，而大部分電器設(shè)備則需要在5V或3.3V的DC電壓下才能正常工作。因此，AC/DC轉(zhuǎn)換器的存在顯得尤為重要，它能夠確保電器設(shè)備得到所需電壓，從而使其能夠正常運作。電機和燈泡等某些產(chǎn)品雖然可以使用交流電壓驅(qū)動，但與微控制器控制電路相連的電機以及節(jié)能LED燈泡都需要進行AC/DC轉(zhuǎn)換。 那么，為何傳輸?shù)氖茿C電壓而不是DC電壓呢?有人可能會提出疑問：“既然電器最終使用的是DC，那為何不直接傳輸DC?”這主要是因為電力通常來自水力、火力或核能發(fā)電站，這些發(fā)電站往往位于偏遠地區(qū)，如山區(qū)或沿海。將這些地區(qū)的電力傳輸?shù)绞袇^(qū)，AC電壓相較于DC電壓具有顯著的優(yōu)勢。具體來說，AC電壓可以通過高電壓、低電流的方式進行傳輸，從而大大減少傳輸過程中的能量損耗。 然而，對于家庭使用而言，由于不能直接使用高電壓，因此需要通過多個變電站進行逐步降壓，最終轉(zhuǎn)換為100V或200V的AC電壓供家庭使用。這種轉(zhuǎn)換過程相對簡單，因此我們選擇傳輸AC電壓。