原標題：AC/DC電源設計三步走：整流，PFC及隔離

AC/DC電源設計通常遵循整流、功率因數(shù)校正（PFC）及隔離這三個關鍵步驟。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：

• 整流后產生的正弦波平均功率較低，不能有效地為設備供電。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?？旌皖l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的關鍵。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換關系不大，但卻是大多數(shù)商用電源的關鍵部件。

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。諧波會產生失真，可能會影響連接到電網(wǎng)的其他電源和設備。

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，功率轉換的最后一步是將整流后的直流電壓逐步降低到適合預期應用的幅度。

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變換器可以產生零電流開關（也稱為軟開關），最大限度地減少晶體管的開關損耗，從而減少電磁干擾，提高效率。

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