原创设计AC/DC转换电路重要的注意事项

 2021-3-31 10:22  1865 14 3 分类: 电源/新能源

在设计AC/DC转换电路时，有几个必须思考的课题和讨论事项。本节特地挑选出其中最容易引发问题的项目。除了设计AC/DC转换电路外，也和设计电源有所关联。

1. 使用分立结构还是电源IC

使用分立结构还是电源IC设计电源电路的相关探讨日趋减少，在此主要从板载电源的角度进行探讨。有各种不同的考虑，使用电源IC的优势前面已经多有说明，近年来，如何将电源IC用得恰到好处才是考虑的重点。为了能更好的控制必要电路和搭载功能，设计者调整自身的设计以实现优化出更完善的电源设计。

图35

过去，电源是电源厂商的技术结晶，曾有一个时代分立结构在调校、功能、成本等方面更有优势。但是，近年来电源用IC已经能满足各种需求，轻易就能构筑简单、灵活、高性能的电源电路。尤其在减少元器件数量、减小尺寸、提高可靠性都有优势。在需要立马上市的设备快速设计时，提升电源设计的起步效率，就变得非常重要了。

关键要点:

·如果没有电源设计的相关丰富技术诀窍，使用电源IC会是比较好的方案。

·IC厂商通常会提供设计支持。

2.效率提升

电源的效率提升是应对当前节能要求的最重要主题。此外，待机时的功耗也是重要的改善项目，也已经采取了各种对策。

开关DC/DC转换器的效率可实现95%，AC/DC转换器时，一次侧的转换效率实际上还有改善的余地。此外，必须应对大功率PFC（改善功率因数），还必须追加电路和诀窍。

图36

为实现AC/DC转换效率的提升，必须采用开关方式。要做到这一点，如前所述，例如100VAC的可滤波直接整流二极管和电容器，其后的近140V DC电压必须可开关晶体管比如高耐压部件。当然因此会有小幅成本上升。对此，随着与节能化要求的权衡作为重要考虑事项。

关键要点:

·如果重视效率，要选择开关方式。

·尺寸和效率一般存在制约关系。

3. 小型化-部件数量、部件尺寸

小型化是近年来重要的要求事项。采用开关方式可以小型化。AC/DC转换的基础中，就以AC适配器为例，能有助于理解其区别所在。

在构成部件中，就数变压器又大且重，但也开始朝小型化发展。二次侧的DC/DC转换电路，如果开关频率高，电感和电容器就能缩小，进而达到小型化的效果。但是，也会面临到效率低落的问题。在这里，必须进行尺寸和效率的优化。

图 37

此外，加入控制IC的外围功能，也能够减少部件数量，削减安装面积。如果近年来控制IC已搭载5、6种保护功能。如果，使用分立部件来构成，需要相当多的部件和空间。

关键要点:

・部件数量多少会増加，采用开关方式外形尺寸可以变小。

4.保护功能

保护功能除了电源安全外，对于电路可靠性来说，也是一项非常重要的功能。保护功能大致上分成输入（过电压、防止低电压误动作等）、输出（过负载、短路、反向电压和过电压等）、温度（热关断或周围温度上升等）。虽然电源电路不必具备每一项保护功能，但这些都是几乎都是具备较佳、不可或缺的功能。前项已说明过，但由于必要的保护功能，几乎都搭载在控制IC上，因此推荐积极利用控制IC。

图 38

特别是AC/DC是，输入来源为插座的AC，有时因为落雷而忽然出现大浪涌等可能性。此外，电压变高，连家用电流都高达30A～50A时，谁都能想象如果因此引发损坏，将会造成多大的损害。

本稿提到AC/DC转换电路的简略图，省略AC线路的保险丝。大部分的电源电路都会加装保险丝。这点算是一般常识，因此略图大多会省略标示保险丝，不过在此还是稍微提一下。

关键要点:

・可以多利用IC搭载的功能，IC厂商也依照客户需求，将保护功能集成在控制IC上。

5. 认证、规范等

电源有许多认证和规范。当看到的Energy Star就是其中一种，和效率、待机功耗有关。安全相关的，AC适配器等电源单元必须取得的PSE认证，噪声相关多数案例要求符合EMI或EMC。分全球通用、只有某些国家和地区使用等类，如果想将产品推广至全球市场，就必须符合各个国家要求的规格。要注意，如果想取得这些认证都必须先通过测试，所要花的时间和费用以及人力相当可观。