初学者AC-DC电源指南

　　在电子设计中，有时我依赖经验，有时我接受良好的指导会有所帮助。设计 AC-DC 电源是您需要参考手册或其他一些指南的场合之一。使用 AC-DC电源犯错的风险太大了。那么，让我们看看我为您制定的指导方针。

　　几乎每个低压设备都需要电源才能运行。这些设备在直流电压下运行，而这些直流电压不能直接从建筑物和我们家中的交流插座中获得。AC-DC 电源旨在将交流电源转换并降低到安全且适合低压组件的直流水平。

　　AC-DC 电源可以作为单独的模块存在，也可以包含在设备本身中。无论哪种方式，它们都通过将交流电压转换为所需的输出电平、对正弦电压进行整流和平滑峰值来提供线性、稳定的直流输出。

　　AC-DC 电源的类型

　　在设计 AC-DC 电源之前，您必须了解众多变体之间的差异。

　　隔离与非隔离

　　这种隔离电源使用变压器将交流和直流分开

　　使用隔离电源意味着交流输入与直流输出在物理上是分开的。但是，输入和输出之间连接了非隔离或离线电源。如果安全是一个问题，您将需要选择隔离拓扑。

　　请注意，众所周知，在隔离设计中包含变压器会大大降低电源效率。非隔离式电源提供了更高的效率，但以降低安全性为代价。

　　某些系统（如医疗设备）要求强制使用隔离电源。非隔离式电源可以在不太关键的应用中找到，例如照明和各种传感器。

　　线性与开关模式

　　线性和开关模式电源是指如何生成输出电压。在线性电源中，交流波形经过整流、平滑并提供给直流负载。同时，开关模式电源通过 PWM 产生高频电压脉冲。

　　如果您需要一种低成本且“清洁”的电源，您将需要使用线性电源。然而，线性电源效率不高，在为重负载供电时容易发热。开关模式电源在向负载传输功率方面效率更高，但因高频开关产生的噪声而臭名昭著。

　　降压与升压

　　您经常会听到与电源相关的术语“降压”和“升压”。降压拓扑表示降压电源，而“升压”电源将输入转换为更高的输出电压。

　　如果您要从交流电源降压为低压组件供电，则需要降压 AC-DC 电源。

　　AC-DC 电源设计中的挑战

　　电涌是 AC-DC 电源中的一个问题

　　低估AC-DC 电源设计中的挑战是错误的。以下是您需要解决的一些常见问题。

　　开关噪声

　　对于开关电源，稳压器不可避免地会引入噪声。您需要控制噪声并阻止它影响由电源供电的敏感走线或组件。低通滤波器将抑制高频噪声。

　　浪涌

　　AC-DC电源容易受到来自交流电源的浪涌或瞬变的影响。有一些标准（EN61000-4-4、EN61000-4-5）规定了电源如何响应此类事件。为了保护电源，您需要使用金属氧化物压敏电阻 (MOV) 和气体放电管 (GDT) 等组件。

　　过电流

　　AC-DC电源设计为在最大电流限制下运行。然而，在某些情况下，负载可能会吸收超过允许的电流，无论是有意还是无意。您需要确保在发生短路或过流时电压降至零。一些电源设计为在过流保护启动之前被驱动在短时间内超过限制。