AC/DC的基礎
發布時間:2021-04-09 責任編輯:lina
【導讀】在此將說明AC(交流)電壓轉換成DC(直流)電壓的基本方法,變壓器方式和開關方式。此外,也將進行變壓器方式和開關方式的比較探討總述。
在此將說明AC(交流)電壓轉換成DC(直流)電壓的基本方法,變壓器方式和開關方式。此外,也將進行變壓器方式和開關方式的比較探討總述。
首先,“為何必須AC/DC轉換?”讓我們先回到原點。
眾所周知,日本的家庭或大樓的主要供電是AC的100V或200V。然而,大多數電器通過其中的電子電路操作,幾乎都是利用5V和3.3V的DC電壓工作。其中雖然有電機設備和白熾燈炮等,直接以AC電壓驅動的設備,但最近電機和開關等較為單純的設備,幾乎無可避免地,都會配備電子控製電路,且全部的電子控製電路都以DC電壓驅動。此外,市場也逐漸將白熾燈炮換成LED,隻是如同大家所知般,LED基本上仍是以DC驅動的。也就是說,“從送電網傳送過來的是AC,但因為相當於電子產品心髒的電子電路,是以DC驅動的,因此如果不將AC電壓轉換成DC電壓,將無法啟動電子產品”。以上是回答。相信大家會覺得“這樣的話,一開始傳送DC電源不就好了?”,但其實傳送AC電源,是有其曆史背景因素和理由的。

各位應該知道愛迪生在1881年時,發明了安裝白熾燈泡的電燈。其實在當時的美國境內,是以供應DC電源為標準,愛迪生為了推廣白熾燈泡,開始投入推行DC 110V送電網的事業。然而,傳送DC電源時,會造成電壓大幅度下降,因此傳送範圍無法超過1.5km,導致發電廠必須建造在街道的中。這話現在難以置信。尼古拉•特斯拉考察AC的發電、送電、使用方法,和愛迪生之間開始了電流戰爭。最後特斯拉方以能夠輕易變壓,且即使電線又細又長,傳送電力時也不會造成太大損耗的AC係統獲得勝利,而該結果也一直延續到現在。
AC的優點:
AC電源隻要使用變壓器,就能輕鬆轉換電壓(升壓、降壓)。
傳送電力時能保持高電壓/低電流,減輕電壓下降的現象(I2R損耗)。
能輕易將AC電源轉換成DC電源,易於供應電力DC驅動設備。
其實發電廠送出數千至2萬V的AC高電壓後,在傳送到一般住戶前,再通過電線杆上的變壓器,降壓至100V和200V。
這是題外話,現階段住宅內的插座供應AC電源,所以各設備必須自行安裝AC/DC轉(zhuan)換(huan)電(dian)路(lu)才(cai)行(xing)。對(dui)於(yu)該(gai)部(bu)分(fen),從(cong)節(jie)能(neng)化(hua)和(he)小(xiao)型(xing)化(hua)的(de)觀(guan)點(dian)來(lai)看(kan),不(bu)得(de)不(bu)說(shuo)多(duo)此(ci)一(yi)舉(ju),在(zai)最(zui)近(jin)各(ge)地(di)測(ce)試(shi)運(yun)轉(zhuan)和(he)研(yan)究(jiu)的(de)智(zhi)慧(hui)家(jia)居(ju)構(gou)想(xiang)中(zhong),也(ye)曾(zeng)考(kao)慮(lv)從(cong)住(zhu)宅(zhai)內(nei)的(de)插(cha)座(zuo),直(zhi)接(jie)供(gong)應(ying)DC電源的係統。雖然如此,但不代表電力送電網的設施能急速轉變成DC,或者不必AC/DC轉換。在該係統內,供應DC電源的家庭供電裝置,仍須設定高功率和效率的大功率AC/DC轉換器,以及在附近安裝中功率的AC/DC轉換器。
那麼,再來談論另一個基本知識。在前述內容中提到“能輕易從AC轉變成DC”,但這屬於“整流”作用,為AC/DC轉換的根本,因此必須先了解其架構。
圖2為屬於整流基本種類的全波整流,以及半波整流的作用。無論哪方,都是將輸入的AC電壓和二極管相接,抓到負向波的振幅。半波整流隻使用1個二極管,來抓到負向波的振幅,因此負向波消失,隻剩下一半的波形,故稱半波。全波整流使用了由4個二極管組成的橋式二極管,能旋轉負向波,讓它出現在正向波區域內,而能顯示全波形的就是DC。

DC化之後,利用電容器讓波形平滑。但即使波形平滑仍會殘存紋波(Ripple:脈流),其(qi)振(zhen)幅(fu)紋(wen)波(bo)電(dian)壓(ya)會(hui)因(yin)為(wei)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)容(rong)值(zhi)和(he)負(fu)載(zai)而(er)出(chu)現(xian)變(bian)化(hua)。當(dang)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)容(rong)值(zhi)和(he)負(fu)載(zai)相(xiang)同(tong)時(shi),全(quan)波(bo)整(zheng)流(liu)和(he)半(ban)波(bo)整(zheng)流(liu)相(xiang)比(bi),反(fan)而(er)是(shi)全(quan)波(bo)整(zheng)流(liu)的(de)紋(wen)波(bo)電(dian)壓(ya)會(hui)變(bian)小(xiao)。
(來源:ROHM,作者:ROHM)
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