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AC/DC的基礎(chǔ)

發(fā)布時(shí)間:2021-04-09 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】在此將說(shuō)明AC(交流)電壓轉(zhuǎn)換成DC(直流)電壓的基本方法,變壓器方式和開(kāi)關(guān)方式。此外,也將進(jìn)行變壓器方式和開(kāi)關(guān)方式的比較探討總述。

在此將說(shuō)明AC(交流)電壓轉(zhuǎn)換成DC(直流)電壓的基本方法,變壓器方式和開(kāi)關(guān)方式。此外,也將進(jìn)行變壓器方式和開(kāi)關(guān)方式的比較探討總述。
 
首先,“為何必須AC/DC轉(zhuǎn)換?”讓我們先回到原點(diǎn)。
 
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(shù)電器通過(guò)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(jī)設(shè)備和白熾燈炮等,直接以AC電壓驅(qū)動(dòng)的設(shè)備,但最近電機(jī)和開(kāi)關(guān)等較為單純的設(shè)備,幾乎無(wú)可避免地,都會(huì)配備電子控制電路,且全部的電子控制電路都以DC電壓驅(qū)動(dòng)。此外,市場(chǎng)也逐漸將白熾燈炮換成LED,只是如同大家所知般,LED基本上仍是以DC驅(qū)動(dòng)的。也就是說(shuō),“從送電網(wǎng)傳送過(guò)來(lái)的是AC,但因?yàn)橄喈?dāng)于電子產(chǎn)品心臟的電子電路,是以DC驅(qū)動(dòng)的,因此如果不將AC電壓轉(zhuǎn)換成DC電壓,將無(wú)法啟動(dòng)電子產(chǎn)品”。以上是回答。相信大家會(huì)覺(jué)得“這樣的話,一開(kāi)始傳送DC電源不就好了?”,但其實(shí)傳送AC電源,是有其歷史背景因素和理由的。
 
AC/DC的基礎(chǔ)
 
各位應(yīng)該知道愛(ài)迪生在1881年時(shí),發(fā)明了安裝白熾燈泡的電燈。其實(shí)在當(dāng)時(shí)的美國(guó)境內(nèi),是以供應(yīng)DC電源為標(biāo)準(zhǔn),愛(ài)迪生為了推廣白熾燈泡,開(kāi)始投入推行DC 110V送電網(wǎng)的事業(yè)。然而,傳送DC電源時(shí),會(huì)造成電壓大幅度下降,因此傳送范圍無(wú)法超過(guò)1.5km,導(dǎo)致發(fā)電廠必須建造在街道的中。這話現(xiàn)在難以置信。尼古拉•特斯拉考察AC的發(fā)電、送電、使用方法,和愛(ài)迪生之間開(kāi)始了電流戰(zhàn)爭(zhēng)。最后特斯拉方以能夠輕易變壓,且即使電線又細(xì)又長(zhǎng),傳送電力時(shí)也不會(huì)造成太大損耗的AC系統(tǒng)獲得勝利,而該結(jié)果也一直延續(xù)到現(xiàn)在。
 
AC的優(yōu)點(diǎn):
AC電源只要使用變壓器,就能輕松轉(zhuǎn)換電壓(升壓、降壓)。
傳送電力時(shí)能保持高電壓/低電流,減輕電壓下降的現(xiàn)象(I2R損耗)。
能輕易將AC電源轉(zhuǎn)換成DC電源,易于供應(yīng)電力DC驅(qū)動(dòng)設(shè)備。
 
其實(shí)發(fā)電廠送出數(shù)千至2萬(wàn)V的AC高電壓后,在傳送到一般住戶(hù)前,再通過(guò)電線桿上的變壓器,降壓至100V和200V。
 
這是題外話,現(xiàn)階段住宅內(nèi)的插座供應(yīng)AC電源,所以各設(shè)備必須自行安裝AC/DC轉(zhuǎn)換電路才行。對(duì)于該部分,從節(jié)能化和小型化的觀點(diǎn)來(lái)看,不得不說(shuō)多此一舉,在最近各地測(cè)試運(yùn)轉(zhuǎn)和研究的智慧家居構(gòu)想中,也曾考慮從住宅內(nèi)的插座,直接供應(yīng)DC電源的系統(tǒng)。雖然如此,但不代表電力送電網(wǎng)的設(shè)施能急速轉(zhuǎn)變成DC,或者不必AC/DC轉(zhuǎn)換。在該系統(tǒng)內(nèi),供應(yīng)DC電源的家庭供電裝置,仍須設(shè)定高功率和效率的大功率AC/DC轉(zhuǎn)換器,以及在附近安裝中功率的AC/DC轉(zhuǎn)換器。
 
那么,再來(lái)談?wù)摿硪粋€(gè)基本知識(shí)。在前述內(nèi)容中提到“能輕易從AC轉(zhuǎn)變成DC”,但這屬于“整流”作用,為AC/DC轉(zhuǎn)換的根本,因此必須先了解其架構(gòu)。
 
圖2為屬于整流基本種類(lèi)的全波整流,以及半波整流的作用。無(wú)論哪方,都是將輸入的AC電壓和二極管相接,抓到負(fù)向波的振幅。半波整流只使用1個(gè)二極管,來(lái)抓到負(fù)向波的振幅,因此負(fù)向波消失,只剩下一半的波形,故稱(chēng)半波。全波整流使用了由4個(gè)二極管組成的橋式二極管,能旋轉(zhuǎn)負(fù)向波,讓它出現(xiàn)在正向波區(qū)域內(nèi),而能顯示全波形的就是DC。
 
AC/DC的基礎(chǔ)
 
DC化之后,利用電容器讓波形平滑。但即使波形平滑仍會(huì)殘存紋波(Ripple:脈流),其振幅紋波電壓會(huì)因?yàn)殡娙萜鞯娜葜岛拓?fù)載而出現(xiàn)變化。當(dāng)電容器的容值和負(fù)載相同時(shí),全波整流和半波整流相比,反而是全波整流的紋波電壓會(huì)變小。
(來(lái)源:ROHM,作者:ROHM)
 
 
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