带你简单认识理解开关电源AC-DC和DC-DC

电子设计联盟 · 发表于 2024-12-10 07:30:00

开关电源基本原理之所以是叫“开关”，因为核心原理电路部分是工作在一个”开关“状态，其通过高速开关晶体管（通常是MOSFET或IGBT）来控制输入电压的导通和关断，从而实现电压转换（降压、升压、极性变换）。

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以上是一个简单的正压转负压的开关电源，其中就是通过这个MOS开关来不断的开关对储能电感实现充电放电达到。
说的通俗点直白点，理想情况下，如果你的手速足够快，比如你可以一秒钟开关几十上百万次，你也可以用一个普通开关来代替。
AC和DC分别是什么意思？AC表示交流电 交流电的大小和方向是随时间在变化的，市电220V就是我们普通人生产活用的最频繁的交流电了。在我们平时接触的开关电源中的AC可以说就是指220V的交流市电。
DC表示直流电 直流电方向是不随时间变化的（但大小可以变），我们的电池，不管7号电池还是5号电池、还是锂电池还是汽车用的各种电池他们都是输出的直流电。（交流电经过全桥整流出来的也是一直流电，只是大小一直在变化；开关电源中高频变压器出来的就是一个频率很高的高频交流脉冲信号）

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开关电源和线性电源和早期线性调节原理的电源相比下来，开关电源的工作效率会高很多，损耗小（发热），而且体积和重量可以更小，所以开关电源的应用范围越来越多。
线性电源

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这是串联线性稳压电源，是非常早期的电源，缺点较多（有笨重工频变压器、效率低、发热大，输入输出压差产生的功耗在TR晶体管以热量形式散出等）
开关电源
这就是现在AC-DC开关电源的原理图，其中Tr部分就是一个开关,控制开关的就是后面的脉宽调制电路（PWM）

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变压器也从笨重的工频变压器改为小体积、重量轻的高频变压器，损耗小，效率高。
回归到开关电源 AC-DC开关电源早已在我们生活无处不见，我们用的手机充电器、电动车、电脑电源、机顶盒、数字功放电源等等，都属于AC-DC开关电源。

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这些都是我们普通人最容易接触到的AC-DC开关电源，他们都是接上220V电源来转换在我们需要的直流电压（如机顶盒内部是12V直流、笔记本电脑电源或数字功放有的是19V）。
基本原理：
这种AC-DC开关电源是将220V交流电转成高压直流，再经过高速开关变成高频脉冲信号，这个高频脉冲信号通过高频变压器初级传到了次级绕组（是个交流电源信号），最后经过直流滤波得到相关电压。

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AC-DC与DC-DC两种类型开关电源AC-DC开关电源是表示交流转直流，既我们家用的市电220V输入转成我们要的5V、12V 、24V等直流电源。一般侧重于指接220V的开关电源。

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DC-DC开关电源表示直流转直流，这一类其实包含在在AC-DC中，因为AC-DC电源前部分是交流转成高压直流DC，后部分就是将高压直流转成高频脉冲信号（交流）再整流滤波得到所需电压。

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但实际中说的DC-DC更侧重于指这一类的电源芯芯片。
比如机顶盒是外面通过AC-DC ,把220V转成直流12V给设备，但设备的内部其实还要继续将12V转成5V\3.3V \1.8V 等各种电压给芯片工作，这个里面就是用到了DC-DC芯片实现。

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比如某XT3406开关电源芯片（DC-DC）

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注意理解：
几乎我们所有的电子产品、电气产品是用直流电来工作，少部分是直接用交流电来工作，我们的电视机、机顶盒内部的根本是元器件、芯片，他们要的是直流电（比如3.3V、5V 、12V)才能工作，而这些直流电就是先通过交流电AC转过来的。所以也叫AC-DC。搞懂这个本质，就很助于AC-DC、DC-DC关系理解。

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