电源技术官网自然界中的ACDC转换揭秘PFC整流与隔离的三步法
电源技术官网：探索自然界中的AC/DC转换，揭秘PFC整流与隔离的三步法
在浩瀚的自然之中，电能是万物生长的关键。然而，这种能源形式有其复杂性，因为它既可以以交流（AC）形式存在，也可以以直流（DC）形式存在。今天，我们将踏上一段旅程，探索如何将来自电网的交流能量转换为我们家用电子设备所需的直流能量。
首先，让我们来理解什么是电源？简单来说，它是一台装置，可以将来自某个来源的能量转换成适合负载使用的形态，比如说，为我们的机器或电子设备供电。这些装置主要分为两大类：线性电源和开关电源。
线性电源设计利用变压器降低输入频率，然后通过整流和滤波，将交流信号转换成稳定的直流信号。这种方式虽然简单，但效率较低，并且会产生大量热量作为额外损耗。
而开关电源则是一种更加现代化、有效率、高性能的手段，它解决了线性设计的问题，如变压器尺寸限制和输出调节困难。在开关设计中，我们不再降低输入频率，而是在输入端进行整流和滤波，然后通过斩波器将信号转换为高频脉冲串，再次过滤并整流，以最终达到所需输出标准。
那么，开关式AC/DC怎样工作呢？多年来，线性的AC/DC已经成为主导，将网络中的交流能量转化为运行家用灯具或照明设备需要的一直能力。大功率应用对小型化要求日益增长，这意味着线性的角色逐渐被限于特定工业和医疗领域，只因它们提供了更清洁的声音环境。但随着开关式体积更小、效率更高且能够处理高功率需求，它们已经取代了传统方法。
图1展示了从交流到直接给予直流量过程的一般框架。在这个过程中，最重要的是确保输出保持恒定的状态，不受任何干扰，即使是在极端条件下也是如此。这对于维持系统稳定至关重要，因此必须非常小心地控制每一个环节。
现在，让我们深入探讨这三个关键步骤：
第一步：整流
在这一步骤中，我们要实现从正弦波到平滑无纹波直接给予能力。这通常涉及两个主要部分：半桥整流器与全桥整流器。
半桥整 流 器 使用二极管消除正弦波中的负半周期，从而生成一个基本上是不动摇、笔直但不是完全恒定的向前移动单向通道。如果想要获得真正没有交替方向变化的情况，那么需要矫正手段。
全桥 整 流 器 则采用四个二极管配置形成一个称作“全桥”的结构，无论何时都保证了一致方向，使得整个过程更加完美无瑕。
第二步：功率因数校正（PFC）
在这一阶段，我们要确保我们的系统不仅仅只是能够运行，而且还能够安全地连接到网络，同时减少对其他设备可能带来的影响。一旦你仔细观察那些充满尖峰短暂强烈当前的大容储存容纳后的具体形状，你就会发现这些尖峰实际上是对整个系统构成严重威胁的一个谐音组合。而为了避免此类问题，有两种选择可供选取——无源或者有源PFC：
无 源 PFC 是由一种叫做低通滤波子的装置组成，该装置试图去除所有这些谐音振荡。但即便如此，在许多大功率应用中，只有使用有来源到的优势才能满足国际规定，对谐音噪声造成影响。
有 源 PFC 改变了当前模式，使其跟随变化，与之相反地，将其推进更远处，以便容易去除。此时，最常见用于此目的的是升压变换器也就是升压变换器。
第三步：隔离
最后一步涉及把经过调整后的平滑无纹波直接给予能力逐渐降至适用于预期应用所需水平。在这里，如果没有进行PFC，那么最终得到的是320V左右；如果进行了，则400V甚至更高，这都是非常危险的情况，对于绝大多数需要显著降低力量水平的大多数应用来说毫无用处。表1详细说明了选择正确隔离拓扑时应考虑几个方面，以及各种不同类型以及它们各自特点以及适用的场景。
综上所述，在这个旅程里，每一步都像是穿越一座山峦，看似漫长却又充满希望。当你站在顶峰，看那广阔天际，你就明白为什么人类一直渴望掌握这股不可思议力量——因为它让一切变得可能。你是否准备好了，一同踏上寻找自然界隐藏秘密之旅吗？
