面对眼花缭乱的AC/DC开关电源我们应该如何选型?

随着电力电子技术的发展和创新，AC/DC开关电源已基本取代线性电源，朝着小型、轻量和高效的方向发展。目前，开关电源是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的关键部分，被广泛应用于各行各业的电子设备。本文将详细介绍开关电源的发展历程、工作原理及作用。面对眼花缭乱的AC/DC开关电源，我们应该如何选型？

一、 开关电源优势

开关电源：是电源供应器的一种，开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。

开关电源在70年代开始取代线性电源，随着技术的发展、法规的完善，开关电源也越来越通用，在很多场合已经完全取代线性电源，开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。

1.AC/DC线性电源

假设需要一款输出12Vdc产品，常见的AC/DC线性电源（变压器）如图3，

①使用工频变压器U1，将工频50Hz，220Vac转换为8.5Vac，

②使用D1和C1进行整流滤波，则8.5Vac×1.414=12Vdc，实现将交流电压转换成直流电压。

图3 AC/DC线性电源（变压器）

2.AC/DC开关电源

假设需要一款输出12Vdc产品，常见的AC/DC开关电源（反激）如图5，

①通过BD1和C1整流滤波，将220Vac转换成311Vdc；

②通过Q1高频开关（常见频率65Khz），将能量分成很多小份；

③在Q1关断时，D1导通，经C2滤波整流成12Vdc。

图5 AC-DC开关电源（反激）

3.AC-DC线性电源和开关电源差别

通过观察图7可知，线性电源和开关电源的区别是：

①线性电源变压器电流大，频率小；

②开关电源将能量平均分成很多小份，所以变压器电流小，频率高；

图7 线性和开关电源变压器电流对比

由变压器计算公式可知：

ΔB：磁感应强度，判断变压器是否工作在饱和状态的值；

I：变压器初级回路电流； Lp：变压器初级线圈电感量；

Ae：变压器磁芯截面积； Np：变压器初级线圈匝数。

线性变压器初级电流比开关变压器初级电流大很多，那线性变压器必须做到以下几点：

①ΔB必须做的更大，多数使用矽钢片和硅钢片，体积需要做的更大，磁芯损耗大；

②Np需要绕的更多圈，线损高；

两者的优劣势可以总结如下：

表1 AC-DC线性电源和开关电源对比

二、典型应用剖析

图2是直流充电桩的系统应用框图，系统模块需要有外部供电才能实现正常运转，而外部供电的电压需要在模块工作电压范围内，为了得到这个电压，就需要有实现电压转换的装置，这就是“电源”的作用。

同时，系统需要多个电压供电，采用AC/DC开关电源将大大减小体积和重量，提高系统效率，同时输出纹波和电压精度性能好，给到后端BMS、MCU和显示屏的电压更加稳定，系统可靠性进一步提高。

①220Vac转12V给BMS单元供电； ②220Vac转24V给显示屏供电

③24V转12V给监控单元供电； ④24V转5V给单片机供电

图2 直流充电桩供电系统

三、 AC/DC开关电源选型指南

AC/DC开关电源应用广泛，由此衍生出了各式各样的AC/DC开关电源。如何选择一款正确、合适的电源，是行业的一大难题。为此，金升阳总结归纳一份选型指南：①按封装分类②按行业分类。第一类以应用场景出发，根据实际工况需求针对性选择不同封装的AC/DC开关电源；第二类则是立足于行业的精细化需求，选择满足认证的行业专用电源。