如何把交流電源變換為直流穩壓電源?

貓嬸陛下


把交流變為直流通常有三種方案,分別是RC阻容降壓,AC/DC專用集成電路以及變壓器降壓整流。這三種方法各有優缺點,適用於不同的場合。

RC阻容降壓方案

該方案主要通過電容來降壓,輸出電流不大,主要由電容決定。如下圖所示就是典型的RC阻容降壓的電路原理圖。

電容的容抗Xc=1/2Πfc,輸出電流I=U/Xc,所以輸出電流較小,主要用在小功率的家用電器中,如小功率加熱棒。並且是不隔離的,斷電後電容通過與之並聯的電阻放電。在使用時必須注意安全。

2 AC/DC專用集成電路方案

這種芯片解決方案,在市面上非常多,如UCC28880、UCC28881、FSL336、LNK306等,芯片多以SO8/DIP8封裝為主,輸出電壓通過外接電阻可調,隔離與否可選。FSL336的典型電路圖如下所示。

該類芯片輸出電壓可調節,但是輸出電流通常只有100-400mA,但是芯片體積小、佔用較小的空間,在小家電中應用廣泛。

3 使用降壓整流技術方案

變壓器降壓、整流橋整流這個是最常用的技術方案,主要用到變壓器、整流橋、濾波電容、穩壓芯片等關鍵元器件,輸出電流可以根據負載需求選擇不同的芯片,是最常用的方案,開關電源、充電器、適配器用的都是這種方案,典型的技術原理如下圖所示。

4 三種方案的優缺點對比

RC阻容降壓輸出電流小,不適用於負載電流較大的情況,而且輸出和輸入非隔離,具有一定的危險性,但是優點是成本特別低。

AC/DC專用集成IC輸出電流也不大,可以選用元器件實現隔離或者非隔離,但是優點是體積小、佔用PCB空間很小,適合於空間比較緊張的產品。

變壓器降壓的技術方案,是最常用的,輸出電流、功率都可以通過選用不同的元器件來實現客戶需求,缺點是佔用空間大。目前手機充電器都是用高頻變壓器來實現的,在保證輸出功率的同時,還能大大減小體積。

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交流電源轉換為直流電源一般需要經過降壓、整流、濾波和穩壓

經過降壓、整流、濾波和穩壓得到的直流電源為工頻直流電源。其它的交流轉直流方法還有開關電源、專用IC降壓、阻容降壓這幾種。各有優缺點,可以根據應用選擇設計方案。

工頻變壓器降壓

使用變壓器降壓,經過橋式整流,再經過濾波穩壓就可以得到需要的直流穩壓電源。此方法設計簡單,紋波較少,也可以得到相對較大的輸出電流;但設計出來的電源體積相對較大。

變壓器:把較高的交流電壓降低得到需要的交流電壓

橋式整流:把交流電整流為脈動直流電

濾波:把脈動直流電變為平穩的直流電

穩壓:根據需要選擇合適的線性穩壓芯片就可以得到需要的輸出電壓

開關電源

開關電源設計較為複雜,紋波相對較大,但可以得到較大的輸出電流,電源的體積也相對較小。

需要根據需求,選擇合適的開關電源控制芯片,設計合適的高頻變壓器。開關電源工作頻率比較高,一般都有幾十KHz,轉換的效率較高。我們平常所用的充電器基本上都是開關電源。

專用IC降壓

使用專用IC芯片設計電源,一般可以得到200mA以內電流的輸出,設計比較簡單,外圍元件較少。比如使用LNK304。

阻容降壓

阻容降壓成本較低,設計簡單,但輸出電流較小。在很多小家電或者LED燈的應用都會採用阻容降壓的方案

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