圖6是利用代表性的控制方式PWM(Pulse Width Modulation:脈沖寬度調(diào)制)方式加以降壓的原理,。PWM是指讓周期(頻率)保持恒定,,調(diào)整ON和OFF的時間比,也就是占空比來進(jìn)行控制的方法,,能運用在多種應(yīng)用上,。采用PWM時,經(jīng)由開關(guān)將DC電壓轉(zhuǎn)換成達(dá)到必要占空比的AC后,,接著再進(jìn)行整流回到DC,,以取得想要的DC電壓。例如經(jīng)由開關(guān)將100VDC轉(zhuǎn)換成周期25%ON,、剩下OFF的25:75的AC,。接著,整流-平滑該AC,,也即將其均勻化后轉(zhuǎn)換成DC,,電壓就會轉(zhuǎn)換成相當(dāng)于25%的25VDC。事實上,,DC/DC轉(zhuǎn)換屬于功率轉(zhuǎn)換,,必須提升轉(zhuǎn)換效率,,雖然不必如圖片般配置,但仍須遵照其原理,。此外,,負(fù)載電流如果增加,電壓就會下降,,反之,,必須增加控制電路的脈沖寬度,并將電壓返回到設(shè)定值,,進(jìn)行反饋控制,,因此脈沖寬度無法保持恒定。 總而言之,,AC/DC轉(zhuǎn)換是直接將輸入的AC電壓整流-平滑后,,轉(zhuǎn)換成DC,再將該DC轉(zhuǎn)換成高頻率的AC,,接著重復(fù)整流-平滑步驟,,轉(zhuǎn)換成想要的DC電壓。和前述的變壓器方式相比,,必須重復(fù)AC/DC轉(zhuǎn)換2次,,讓人覺得非常復(fù)雜。的確是有些復(fù)雜,,但優(yōu)點大于缺點,,因此近年來采用開關(guān)方式的AC/DC轉(zhuǎn)換器日漸增加。至于有哪些優(yōu)點則留待后述,。 一開關(guān)方式使用部件和安裝例 圖7的照片是采用開關(guān)方式的AC/DC轉(zhuǎn)換所必須部件和電路安裝例,。基本構(gòu)造和圖5相同,,將輸出電壓反饋至PWM控制電路上,,借此穩(wěn)定控制。
部件和前述的變壓器方式相似,,但橋式二極管,、一次側(cè)的電解電容器、開關(guān)元件(晶體管),,全部采用可支持高電壓的規(guī)格品,。 必須以數(shù)十kHz的高頻率才能工作的變壓器,我們稱為高頻變壓器或開關(guān)式變壓器,。開關(guān)式變壓器的鐵芯,,一般都是使用鐵氧體。 開關(guān)元件基本上使用晶體管,。有功率晶體管或開關(guān)晶體管等多種名稱,,但則以開關(guān)電源用的高功率MOSFET最為普遍,。開關(guān)晶體管必須配合輸出功率選擇適合的規(guī)格,但當(dāng)輸出功率不太時,,就能夠使用內(nèi)置開關(guān)晶體管的控制IC,,減少部件數(shù)量。 至于穩(wěn)定輸出電壓的控制電路,,可以使用晶體管和運算放大器等單獨的元件組成電路,。最近除了正確、穩(wěn)定控制外,,也開始提供各種保護(hù)功能,因此愈來愈多裝置采用AC/DC轉(zhuǎn)換用IC,。特別是在電路基板上安裝AC/DC電源時,,設(shè)計電路上以AC/DC轉(zhuǎn)換器用IC為中心會較為實際。另外,,該電路的控制IC是安裝在基板背面下方正中央旁邊,。雖然SOP8是非常小的封裝,但除了控制功能外,,還具備了多種保護(hù)功能,。
前文已針對采用變壓器方式和開關(guān)方式AC/DC轉(zhuǎn)換,概略說明一下工作狀況和電路,,在此則是比較兩者,,并整理各自的優(yōu)缺點。 如果比較電路構(gòu)造,,會發(fā)現(xiàn)因轉(zhuǎn)換方式不同,,構(gòu)造有些差異,但仍以采用開關(guān)方式的電路較為復(fù)雜,。此外,,開關(guān)方式必須使用控制電路(基本上使用IC)。 兩者使用部件非常類似,,但開關(guān)方式大多為高耐壓部件,。部件的規(guī)格也會影響到制造成本。 不過,,兩者最大差異在于效率,,而體積/重量也是開關(guān)方式較占優(yōu)勢。 舉例來說,,最近特別是便攜設(shè)備的充電用AC適配器變得既小又輕,?圖11是常看到的AC適配器,,但左邊采用變壓器方式,,右邊則是開關(guān)方式,。兩者規(guī)格相互比較之下,右邊明顯偏小,,但輸出卻可達(dá)1W以上,,反而較大。
對此,,開關(guān)方式是將先將AC輸入(50/60Hz)DC化再轉(zhuǎn)換成高頻的AC,,因此能使用較小的變壓器和輸出電容器,大幅度縮小外形尺寸,?;竟ぷ鞣绞胶拖惹罢f明的“開關(guān)方式為將AC輸入整流-平滑后,其余步驟則和DC/DC轉(zhuǎn)換器相同”完全一樣,。效率方面的情況也是如此,,采用開關(guān)方式時,由于只須扣除必要的功率,,因此能提升效率,,如此一來自然可以抑制發(fā)熱。 至于設(shè)計,,必須配合效率,、尺寸和成本,但如果能先理解方式不同造成的差異,,以及各方式的優(yōu)缺點,,就可以選出優(yōu)化的方式。近年來,,AC適配器面臨到待機功率的問題,,但只要采用開關(guān)方式,就有望順利解決該問題,。 |
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