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AC/DC转换器的工作原理（一）

2020.10.20

　　AC-AlternaTIng current 是交流的意思，DC-Direct current 是直流的意思，AC/DC变换是将交流变换为直流，AC/DC转换器就是将交流电变为直流电的设备，其功率流向可以是双向的，功率流由电源流向负载的称为“整流”，功率流由负载返回电源的称为“有源逆变”。

　　一：AC/DC转换器的工作原理-工作原理

　　交流电转换为直流电称为整流，而直流电转换为交流电称为逆变。逆变要比整流复杂得多。常用的有两种方法，一种是先通过SPWM方式，调制出正弦波波形（如果方波也可以的话，这步可以省略），然后通过一个H桥切换输出电压极性，这要求H桥的切换与SPWM电路同步，技术上较复杂但这种方式的效率好像很高，所以不少逆变器都是这种方式。

　　将直流电源转变为交流电使用的设备就是叫“逆变器”原理基本是将直流电送到用于逆变输出的三极管，利用接在该管子回路上的变压器等元器件对管子形成正反馈而使管子产生“震荡”电流（起振）而变为交流输出，如果需要比较“严格”的电流输出波形，则还要接入有关电子元器件，组成对输出波形进行整形的电路。

　　一般通过二极管整流电路或电子开关电路，都可将交流电转换为直流电。

　　AC/DC转换器的工作过程图

　　整流电路，是将工频交流电转换为脉动直流电；

　　滤波电路，将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分；

　　稳压电路，采用负反馈技术，对整流后的直流电压进一步进行稳定。

　　1整流--即把交流调整成直流，换句话就是使交流的正玄波调整到的X轴上方。但是现在还只是脉冲的。主要元件是二极管。整流方式：全波整流（桥式整流，有专门的元件或用4个二极管）、半波整流（x以下的波损失掉，电流不是连续的。用一个二极管做）。

　　2滤波--把波形调整成平稳的直流（可用电容）另：根据需要的电压，可以在整流之前做变压。

　　一般来讲整流电路有如下几种方法：

　　半波整流电路：半波整流就是利用二极管的单向导电性能，使经变压器出来的电压Vo只有半个周期可以到达负载，如下：

　　单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管具有单向导电性。当正半周时，二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当负半周时，二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。

　　如果是输出220伏的直流电，必须要一个“桥式整流”电路，有时候这个电路集成成一个块，然后在输出端的正负极连接一个耐一定电压、容量足够大的的电容，此时输出端的电流基本就是稳压的直流了，电容起稳定电压的作用；

　　如果输出低压直流，先得要一个变压器，再接一个“桥式整流”电路，有时候这个电路集成成一个块，然后在输出端的正负极连接一个耐一定电压、容量足够大的的电容，此时输出端的电流基本就是稳压的直流了，电容起稳定电压的作用。

　　如果AC/DC转换器输入为50/60Hz的交流电，因必须经整流、滤波，因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的，同时因遇到安全标准（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件，这样就限制AC/DC电源体积的小型化，另外，由于内部的高频、高压、大电流开关动作，使得解决EMC电磁兼容问题难度加大，也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求，由于同样的原因，高电压、大电流开关使得电源工作消耗增大，限制了AC/DC变换器模块化的进程，因此必须采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到一定的满意程度。

　　AC/DC变换按电路的接线方式可分为，半波电路、全波电路。按电源相数可分为，单项、三相、多相。按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。

　　二：AC/DC转换器的工作原理-典型应用电路图