AC/DC 開關(guān)電源簡介

引言：隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，AC/DC開關(guān)電源已基本取代線性電源，朝著小型、輕量和高效的方向發(fā)展。目前，開關(guān)電源是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的關(guān)鍵部分，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的電子設(shè)備。本文將詳細介紹開關(guān)電源的發(fā)展歷程、工作原理及作用。面對眼花繚亂的AC/DC開關(guān)電源，我們應(yīng)該如何選型？

一、 開關(guān)電源優(yōu)勢

開關(guān)電源：是電源供應(yīng)器的一種，開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。

開關(guān)電源在70年代開始取代線性電源，隨著技術(shù)的發(fā)展、法規(guī)的完善，開關(guān)電源也越來越通用，在很多場合已經(jīng)完全取代線性電源，開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。

圖1  AC-DC開關(guān)電源

1.AC/DC線性電源

假設(shè)需要一款輸出12Vdc產(chǎn)品，常見的AC/DC線性電源（變壓器）如圖2，

①使用工頻變壓器U1，將工頻50Hz，220Vac轉(zhuǎn)換為8.5Vac，

②使用D1和C1進行整流濾波，則8.5Vac×1.414=12Vdc，實現(xiàn)將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。

圖2  AC/DC線性電源（變壓器）

圖3  線性電源變壓器

2.AC/DC開關(guān)電源

假設(shè)需要一款輸出12Vdc產(chǎn)品，常見的AC/DC開關(guān)電源（反激）如圖4，

①通過BD1和C1整流濾波，將220Vac轉(zhuǎn)換成311Vdc；

②通過Q1高頻開關(guān)（常見頻率65Khz），將能量分成很多小份；

③在Q1關(guān)斷時，D1導(dǎo)通，經(jīng)C2濾波整流成12Vdc。

圖4  AC-DC開關(guān)電源（反激）

圖5  AC-DC開關(guān)電源（機殼）

3.AC-DC線性電源和開關(guān)電源差別

通過觀察圖6可知，線性電源和開關(guān)電源的區(qū)別是：

①線性電源變壓器電流大，頻率小；

②開關(guān)電源將能量平均分成很多小份，所以變壓器電流小，頻率高；

圖6  線性和開關(guān)電源變壓器電流對比

由變壓器計算公式可知：

ΔB：磁感應(yīng)強度，判斷變壓器是否工作在飽和狀態(tài)的值；

I：變壓器初級回路電流；    Lp：變壓器初級線圈電感量；

Ae：變壓器磁芯截面積；    Np：變壓器初級線圈匝數(shù)。

線性變壓器初級電流比開關(guān)變壓器初級電流大很多，那線性變壓器必須做到以下幾點：

①ΔB必須做的更大，多數(shù)使用矽鋼片和硅鋼片，體積需要做的更大，磁芯損耗大；

②Np需要繞的更多圈，線損高；

兩者的優(yōu)劣勢可以總結(jié)如下：

表1 AC-DC線性電源和開關(guān)電源對比

二、典型應(yīng)用剖析

圖7是直流充電樁的系統(tǒng)應(yīng)用框圖，系統(tǒng)模塊需要有外部供電才能實現(xiàn)正常運轉(zhuǎn)，而外部供電的電壓需要在模塊工作電壓范圍內(nèi)，為了得到這個電壓，就需要有實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換的裝置，這就是“電源”的作用。

同時，系統(tǒng)需要多個電壓供電，采用AC/DC開關(guān)電源將大大減小體積和重量，提高系統(tǒng)效率，同時輸出紋波和電壓精度性能好，給到后端BMS、MCU和顯示屏的電壓更加穩(wěn)定，系統(tǒng)可靠性進一步提高。

①220Vac轉(zhuǎn)12V給BMS單元供電； ②220Vac轉(zhuǎn)24V給顯示屏供電

③24V轉(zhuǎn)12V給監(jiān)控單元供電； ④24V轉(zhuǎn)5V給單片機供電

圖7  直流充電樁供電系統(tǒng)

三、 AC/DC開關(guān)電源選型指南

AC/DC開關(guān)電源應(yīng)用廣泛，由此衍生出了各式各樣的AC/DC開關(guān)電源。如何選擇一款正確、合適的電源，是行業(yè)的一大難題。為此，金升陽總結(jié)歸納一份選型指南：①按封裝分類②按行業(yè)分類。第一類以應(yīng)用場景出發(fā)，根據(jù)實際工況需求針對性選擇不同封裝的AC/DC開關(guān)電源；第二類則是立足于行業(yè)的精細化需求，選擇滿足認證的行業(yè)專用電源。

1.按封裝分類

2.按使用行業(yè)分類

選對電源不僅節(jié)省后期維護成本，而且有利于提升設(shè)備競爭力和品牌力，不同應(yīng)用場景選用合適且可靠的產(chǎn)品設(shè)計才是關(guān)鍵。金升陽AC/DC開關(guān)電源布局完善，產(chǎn)品功能齊全，可滿足不同工況、不同行業(yè)的需求。

未來，AC/DC開關(guān)電源仍會以“小型化，數(shù)字化”為核心思路發(fā)展。金升陽快速響應(yīng)，堅持以技術(shù)創(chuàng)新謀發(fā)展，致力為各行業(yè)提供更穩(wěn)定可靠的AC/DC開關(guān)電源。

詳細產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)請參考技術(shù)手冊：