正激和Buck AC/DC轉(zhuǎn)換的原理及應(yīng)用

所謂正激式

正激方式是構(gòu)造較簡單，容易控制，非常普遍的方式之一。

其特征是輸出功率比反激方式大，但必須加裝電感和續(xù)流二極管（轉(zhuǎn)流二極管：D2）。此外，和反激式相同，能利用光耦合器隔離二次側(cè)的反饋，形成絕緣電源。

圖 21：正激方式

圖22工作模式如下。MOSFET為ON時，二極管D1為ON，經(jīng)由電感供給電流至負載端。MOSFET為OFF時，蓄積在電感的電能經(jīng)由二極管D2供給電流至負載端。各部的波形如圖23所示。

圖23：正激方式 各部的波形正激方式只會單向激磁變壓器，在晶體管為OFF時，必須釋放（復(fù)位）蓄積在變壓器的電能。也因此必須裝上復(fù)位（緩沖）電路（圖21中位于變壓器一次側(cè)的RCD）。復(fù)位電路一般是由電阻/電容器/二極管組成，但基本上仍會損耗電能，因此變壓器的利用效率也不算高。

而在啟動復(fù)位后，會施加DC輸入電壓1.5～2倍的電壓至開關(guān)用晶體管上（圖22的Vp和Vds的波形的VR）。最近能量，損耗和Vds。該電壓經(jīng)由緩沖的電阻和電容器轉(zhuǎn)換。最近，開始結(jié)合主動箝位電路，通過再生必須復(fù)位的電能，減輕損耗和Vds。

圖 24此外，降壓時因一次側(cè)電流少，停留在線圈的電能也沒那么大，只是一但用在升壓上，一次側(cè)的電流就會變大，停留在線圈的能量將是電流的二倍，而因為復(fù)位電路所損耗的電能也會跟著變大。因此，本電路雖然可以用在降壓上，但卻幾乎不會用來升壓。

AC/DC轉(zhuǎn)換主要采用開關(guān)方式。雖然能夠使用變壓器方式，但和反激方式一樣，限用于必須絕緣等時候。

關(guān)鍵要點：

?較反激式復(fù)雜，但二次側(cè)和二極管整流（異步）的DC/DC原理相同。

?緩沖電路常出現(xiàn)在電源設(shè)計上，推薦利用本節(jié)先了解其原理。

所謂Buck（降壓、非絕緣）方式

Buck是降壓的意思。Buck轉(zhuǎn)換器是利用二極管整流的降壓轉(zhuǎn)換器，代表性用途為用在非絕緣降壓開關(guān)的DC/DC轉(zhuǎn)換器上。DC/DC轉(zhuǎn)換的世界上常稱作二極管整流式和異步式等。和先前提到的正激方式相比，由于未使用變壓器，一次側(cè)和二次側(cè)并未絕緣。不需絕緣時，以不使用變壓器的本方式最為簡單。Buck方式不必設(shè)定變壓器調(diào)整電壓，只要利用MOSFET控制，就可以決定輸出電壓。因此，未必會需要來自于二次側(cè)的反饋。（省略圖）。

圖 25:Buck方式（連續(xù)模式時）

圖 26Buck方式的特征是電路構(gòu)造簡單。此外，組成小功率的電源電路時，成本也比反激式更有競爭力。因此，常使用在家電產(chǎn)品的微控制器用電源上。但是由于不必通過變壓器，流向開關(guān)元件的電流比采用反激方式的同等輸出功率還大，只適用于小功率輸出，而無法用于大功率輸出上。

圖27:Buck方式各部的波形模式幾乎和正激方式相同。只是去掉正激方式的變壓器，將D1換成MOSFET。MOSFET為ON時，電流經(jīng)過電感流向負載端，同時電感也蓄積電能。此時，二極管為OFF。MOSFET為OFF時，蓄積在電感的電能經(jīng)由二極管D2供給至負載端。和正激轉(zhuǎn)換器的D1相同，開啟或關(guān)閉MOSFET。

圖 28AC/DC轉(zhuǎn)換中，開關(guān)方式限用于非絕緣電源。對于變壓器方式而言，可說是最容易使用開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器。變壓器的方式雖然部件數(shù)量比線性穩(wěn)壓器多，成本也比較高，但能承接變壓器方式，進而提升效率。不過，自AC輸入的效率，仍不及于采用開關(guān)方式的AC/DC轉(zhuǎn)換構(gòu)造。

關(guān)鍵要點：

?除了未加裝變壓器外，其余都和正激式相同，為非絕緣DC/DC的基本型。

總結(jié)

本稿，針對AC/DC轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)，說明有關(guān)下述項目。

作為基礎(chǔ)，應(yīng)該要理解的基礎(chǔ)要點如下。

?AC/DC轉(zhuǎn)換有變壓器方式和開關(guān)方式。

?AC/DC轉(zhuǎn)換時，會先整流/平滑AC后再轉(zhuǎn)換成DC。

?變壓器方式時，能直接使用已經(jīng)平滑化的DC，但如果要求精度和穩(wěn)定度，將經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換，以轉(zhuǎn)換成想要的DC電壓。

?開關(guān)方式時，會在AC達峰值電壓時轉(zhuǎn)換成DC，因此必須使用高耐壓部件。

?開關(guān)方式時，在轉(zhuǎn)換成整流/平滑后的DC上，除了輸入為高電壓的特例外，和普通開關(guān)式DC/DC轉(zhuǎn)換相同。

?設(shè)計AC/DC轉(zhuǎn)換電路時，會同時設(shè)計變壓器。

?板載設(shè)計時，使用AC/DC電源用IC優(yōu)點很多。

?要處理高電壓，必須確實執(zhí)行保護和安全等對策。

在實際進行設(shè)計時，如何選擇AC/DC轉(zhuǎn)換用的電源ic、如何使用該IC等，是最為基本的方法。一開始設(shè)計時，最重要的就是確實理解和DC/DC轉(zhuǎn)換有哪些不同的地方。

審核編輯：郭婷