原標題：AC/DC電源設(shè)計三步走：整流，PFC及隔離

AC/DC電源設(shè)計通常遵循整流、功率因數(shù)校正（PFC）及隔離這三個關(guān)鍵步驟。以下是對這三個步驟的詳細闡述：

一、整流

整流是將交流（AC）電壓轉(zhuǎn)換為直流（DC）電壓的第一步。

1. 原理：

• 正弦波是交流電最典型的波形，前半個周期為正，其余周期為負。如果反向或消除負半周期，則電流停止交替，變成直流電。

2. 實現(xiàn)方法：

• 使用無源半橋整流器，通過二極管消除正弦波的負半部分。二極管允許電流在正半波期間流過，但當(dāng)電流反向流動時，二極管會阻斷電流方向。

• 全波整流是另一種方法，需要四個二極管配置成一個電橋，無論輸入電壓如何，這種配置都能保持穩(wěn)定的電流流向極性。全整流波的平均輸出電壓比半橋整流器的高。

3. 問題：

• 整流后產(chǎn)生的正弦波平均功率較低，不能有效地為設(shè)備供電。雖然得到了直流波，但由于電壓波形的原因，供電效率仍然很低，因為電壓波的值變化非常快和頻繁。這種周期性的直流電壓變化被稱為紋波。

4. 解決方法：

• 減少或消除紋波是一個有效的電源供應(yīng)的關(guān)鍵。最簡單和最常用的方法是在整流器輸出端使用一個大電容器，稱為儲能電容器或平滑濾波器。電容器在電壓峰值時存儲電壓，然后向負載提供電流，直到其電壓小于現(xiàn)在上升的整流電壓波。得到的波形更接近所需的形狀，可以認為是沒有交流分量的直流電壓。

二、功率因數(shù)校正（PFC）

功率因數(shù)校正電路與交流電源到直流電源的實際轉(zhuǎn)換關(guān)系不大，但卻是大多數(shù)商用電源的關(guān)鍵部件。

1. 問題：

• 如果沒有功率因數(shù)校正，整流后的直流電壓輸出將會很高（約320V），這會對電源造成嚴重問題，同時這些電流尖峰注入電網(wǎng)的諧波量很大，對整個電網(wǎng)都是一個問題。諧波會產(chǎn)生失真，可能會影響連接到電網(wǎng)的其他電源和設(shè)備。

2. 實現(xiàn)方法：

• 有源功率因數(shù)校正通過改變電流波形，使之跟隨電壓變化，諧波被移到更高的頻率，使其更容易濾除。在這種情況下，最廣泛使用的電路是升壓變換器。

三、隔離

無論功率因數(shù)校正電路是否存在，功率轉(zhuǎn)換的最后一步是將整流后的直流電壓逐步降低到適合預(yù)期應(yīng)用的幅度。

1. 重要性：

• 安全性是選擇降壓方法時的主要考慮因素。電源在輸入端與交流電源相連，如果輸出端有電流泄漏，可能會嚴重傷害使用者，并損壞任何負載設(shè)備。

2. 實現(xiàn)方法：

• 安全隔離可以通過磁隔離輸入和輸出電路來實現(xiàn)。隔離AC/DC電源中使用最廣泛的電路是反激變換器和諧振LLC變換器，因為它們包括電流隔離或磁隔離。

• 反激變換器主要用于低功耗應(yīng)用（通常高達100W）。它是一種隔離的buck-boost變換器，意味著輸出電壓可以高于輸入電壓，也可以低于輸入電壓，這取決于變壓器在一次繞組和二次繞組之間的匝數(shù)比。

• LLC諧振變換器在大功率應(yīng)用中更為常用。它們也通過變壓器進行磁隔離，并基于諧振原理工作，即當(dāng)它與濾波器的固有頻率相匹配時，對某一頻率進行放大。LLC變換器可以產(chǎn)生零電流開關(guān)（也稱為軟開關(guān)），最大限度地減少晶體管的開關(guān)損耗，從而減少電磁干擾，提高效率。

綜上所述，AC/DC電源設(shè)計需要綜合考慮整流、功率因數(shù)校正和隔離這三個關(guān)鍵步驟。通過合理的設(shè)計和優(yōu)化，可以實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的電源供應(yīng)。