AC-DC｜基礎篇

轉換方式

2016.03.30

重點

AC-DC轉換是基本中的基本。

・轉換後尚未穩定的DC電壓，需要將負載的部份拿掉取得最後的值（較原先的電壓低），才能夠進入下一個設計階段。

接著將說明其中一種AC-DC轉換的方法，也就是安裝變壓器，以變壓器為主的方法。圖3是採用變壓器時的線路構造。

在此以輸入電壓100VAC為例。透過變壓器，將100VAC降壓(變壓)至可獲得所需DC電壓的AC電壓值。這一部分稱為AC/AC轉換。利用調整變壓器一次側和二次側的線圈，來設定變壓值(發生在變壓器二次側的降壓值)。

圖3：以變壓器轉換AC-DC

如果輸入、二次側必須絕緣時，就能利用變壓器絕緣。

利用橋式整流二極體，將已經降壓的AC電壓轉換成DC，接著後電容加以平滑，最後轉換成漣波較小的DC電壓。完成整流的DC電壓是AC峰值電壓(AC×√2)，扣掉二極體順向電壓後的數值。

當不必確保輸出穩定時，就可以將DC電壓做為輸出電壓。電壓初始值和變壓器的線圈就關，若負載電流增加，電壓就會降低。必須確保輸出穩定時，使用穩壓器穩定電壓。此時，將變壓器二次側的電壓，設定成適合利用穩壓器轉換的電壓。例如最後設定12VDC，整流後的電壓為18VDC，就能抑制電壓損耗，不會因為運轉而變低，但也不會因此變高。

使用變壓器的零件

使用變壓器轉換AC-DC的零件範例如下。

圖4:利用變壓器轉換AC-DC的零件範例
由左至右分別是變壓器、橋式整流二極體、電解電容

雖然是轉換AC/AC的變壓器，但AC的頻率為50/60Hz，因此必須使用低頻變壓器。適合電源使用的變壓器，稱為電源變壓器或商用頻率變壓器(商用變壓器)等。請將變壓器的大小(體積)想成會和電源輸出功率量成正比。我們身邊最常見到、最明暸易懂的例子就是AC整流器，電流容量大的整流器體積也非常大且重。變壓器的基本構造，是由稱為線圈的鐵芯，以及輸入、二次側的線圈所組成。線圈大多以矽鋼片製造而成。

橋式整流二極體整流器是連接4個二極體作為整流用，並將這些二極體放入1個封裝內。形狀了照片所示範例外，還有SIP和DIP的方形封裝。此外，也可以使用4個整流二極體組裝成橋式二極體。二極體的尺寸和整流器一樣，當可以處理的電流越高，尺寸就會愈大。

至於電容，基本上使用電解電容。所需容量會因為負載和可承受的漣波大小而不同，但大致上約數百~數千μF。電源輸出功率愈大，電容的體積就會愈大。

在產生一般電子電路電源電壓的電路中，只有變壓器能處理高電壓。其他零件則依DC電壓的狀況，選出額定值適合該DC電壓的零件。

這是最常使用的變壓法。

【下載資料】 AC-DC轉換器的基礎及設計步驟

本資料非常適合提供給剛開始接觸AC-DC轉換器設計的新人工程師。內容詳細說明了AC-DC轉換的基礎以及各種轉換方法、AC-DC轉換器設計步驟以及課題。

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