正激和Buck AC/DC转换的原理及应用

所谓正激式

正激方式是构造较简单，容易控制，非常普遍的方式之一。

其特征是输出功率比反激方式大，但必须加装电感和续流二极管（转流二极管：D2）。此外，和反激式相同，能利用光耦合器隔离二次侧的反馈，形成绝缘电源。

图 21：正激方式

图22工作模式如下。MOSFET为ON时，二极管D1为ON，经由电感供给电流至负载端。MOSFET为OFF时，蓄积在电感的电能经由二极管D2供给电流至负载端。各部的波形如图23所示。

图23：正激方式 各部的波形正激方式只会单向激磁变压器，在晶体管为OFF时，必须释放（复位）蓄积在变压器的电能。也因此必须装上复位（缓冲）电路（图21中位于变压器一次侧的RCD）。复位电路一般是由电阻/电容器/二极管组成，但基本上仍会损耗电能，因此变压器的利用效率也不算高。

而在启动复位后，会施加DC输入电压1.5～2倍的电压至开关用晶体管上（图22的Vp和Vds的波形的VR）。最近能量，损耗和Vds。该电压经由缓冲的电阻和电容器转换。最近，开始结合主动箝位电路，通过再生必须复位的电能，减轻损耗和Vds。

图 24此外，降压时因一次侧电流少，停留在线圈的电能也没那么大，只是一但用在升压上，一次侧的电流就会变大，停留在线圈的能量将是电流的二倍，而因为复位电路所损耗的电能也会跟着变大。因此，本电路虽然可以用在降压上，但却几乎不会用来升压。

AC/DC转换主要采用开关方式。虽然能够使用变压器方式，但和反激方式一样，限用于必须绝缘等时候。

关键要点：

・较反激式复杂，但二次侧和二极管整流（异步）的DC/DC原理相同。

・缓冲电路常出现在电源设计上，推荐利用本节先了解其原理。

所谓Buck（降压、非绝缘）方式

Buck是降压的意思。Buck转换器是利用二极管整流的降压转换器，代表性用途为用在非绝缘降压开关的DC/DC转换器上。DC/DC转换的世界上常称作二极管整流式和异步式等。和先前提到的正激方式相比，由于未使用变压器，一次侧和二次侧并未绝缘。不需绝缘时，以不使用变压器的本方式最为简单。Buck方式不必设定变压器调整电压，只要利用MOSFET控制，就可以决定输出电压。因此，未必会需要来自于二次侧的反馈。（省略图）。

图 25:Buck方式（连续模式时）

图 26Buck方式的特征是电路构造简单。此外，组成小功率的电源电路时，成本也比反激式更有竞争力。因此，常使用在家电产品的微控制器用电源上。但是由于不必通过变压器，流向开关元件的电流比采用反激方式的同等输出功率还大，只适用于小功率输出，而无法用于大功率输出上。

图27:Buck方式各部的波形模式几乎和正激方式相同。只是去掉正激方式的变压器，将D1换成MOSFET。MOSFET为ON时，电流经过电感流向负载端，同时电感也蓄积电能。此时，二极管为OFF。MOSFET为OFF时，蓄积在电感的电能经由二极管D2供给至负载端。和正激转换器的D1相同，开启或关闭MOSFET。

图 28AC/DC转换中，开关方式限用于非绝缘电源。对于变压器方式而言，可说是最容易使用开关DC/DC转换器。变压器的方式虽然部件数量比线性稳压器多，成本也比较高，但能承接变压器方式，进而提升效率。不过，自AC输入的效率，仍不及于采用开关方式的AC/DC转换构造。

关键要点：

・除了未加装变压器外，其余都和正激式相同，为非绝缘DC/DC的基本型。

总结

本稿，针对AC/DC转换的基础，说明有关下述项目。

作为基础，应该要理解的基础要点如下。

・AC/DC转换有变压器方式和开关方式。

・AC/DC转换时，会先整流/平滑AC后再转换成DC。

・变压器方式时，能直接使用已经平滑化的DC，但如果要求精度和稳定度，将经由DC/DC转换，以转换成想要的DC电压。

・开关方式时，会在AC达峰值电压时转换成DC，因此必须使用高耐压部件。

・开关方式时，在转换成整流/平滑后的DC上，除了输入为高电压的特例外，和普通开关式DC/DC转换相同。

・设计AC/DC转换电路时，会同时设计变压器。

・板载设计时，使用AC/DC电源用IC优点很多。

・要处理高电压，必须确实执行保护和安全等对策。

在实际进行设计时，如何选择AC/DC转换用的电源ic、如何使用该IC等，是最为基本的方法。一开始设计时，最重要的就是确实理解和DC/DC转换有哪些不同的地方。

审核编辑：郭婷