使用開關元件的AC/DC轉換方式如圖5所示。

 

開關方式為一開始先用橋式二極器，整流100VAC。變壓器方式，會先利用變壓器降低AC/AC電壓，但開關方式卻是直接整流高AC電壓。因此，橋式二極管必須能夠承受高電壓。100VAC的峰值約140V左右。

 

再以電容器使其平滑。這部分同樣使用高電壓規格品。

 

接著，通過開關元件ON/OFF斬波(切分)高DC電壓，并經由高頻變壓器，將電能傳送至二次側。

 

此時的ON/OFF頻率，也就是開關頻率，使用比輸入AC頻率50/60Hz高出許多的數十kHz，然后再轉換成呈現如圖5般方波的AC。

利用二次側的整流二極管，整流該高頻率AC電壓，接著以電容器使其平滑后，再轉換成設定的DC輸出電壓。圖片中省略了高頻率AC電壓的整流波形，但它是使用1個二極管的半波整流，因此請各位參照圖2。此外，轉換成需要的DC電壓時，必須設定如圖5般的開關元件控制電路。（此電路構造為反激式的范例。反激式留待后述。）

 

切分高DC電壓轉換成AC，之后再通過整流-平滑，轉換成低DC電壓的方法，和一般采用開關方式轉換DC/DC相同。此進一步細分采用開關DC/DC轉換的過程，就是先從DC開關成AC后，再開關至DC。另外，使用3引腳的線性穩壓器轉換DC/DC時，就只是單純將DC轉換成DC而已。

 

整流-平滑后以開關DC/DC轉換原理

 

先說明整流AC后再轉換成DC的原理，并在之后約略解說一下采用開關方式轉換DC/DC的原理。

 

 

圖6是利用代表性的控制方式PWM（Pulse Width Modulation:脈沖寬度調制)方式加以降壓的原理。PWM是指讓周期(頻率)保持恒定，調整ON和OFF的時間比，也就是占空比來進行控制的方法，能運用在多種應用上。采用PWM時，經由開關將DC電壓轉換成達到必要占空比的AC后，接著再進行整流回到DC，以取得想要的DC電壓。例如經由開關將100VDC轉換成周期25%ON、剩下OFF的25:75的AC。接著，整流-平滑該AC，也即將其均勻化后轉換成DC，電壓就會轉換成相當于25%的25VDC。事實上，DC/DC轉換屬于功率轉換，必須提升轉換效率，雖然不必如圖片般配置，但仍須遵照其原理。此外，負載電流如果增加，電壓就會下降，反之，必須增加控制電路的脈沖寬度，并將電壓返回到設定值，進行反饋控制，因此脈沖寬度無法保持恒定。

 

總而言的，AC/DC轉換是直接將輸入的AC電壓整流-平滑后，轉換成DC，再將該DC轉換成高頻率的AC，接著重復整流-平滑步驟，轉換成想要的DC電壓。和前述的變壓器方式相比，必須重復AC/DC轉換2次，讓人覺得非常復雜。的確是有些復雜，但優點大于缺點，因此近年來采用開關方式的AC/DC轉換器日漸增加。至于有哪些優點則留待后述。

 

開關方式使用部件和安裝例

 

圖7的照片是采用開關方式的AC/DC轉換所必須部件和電路安裝例。基本構造和圖5相同，將輸出電壓反饋至PWM控制電路上，借此穩定控制。

 

圖7:PWM開關方式 AC/DC轉換器的部件和安裝例

 

部件和前述的變壓器方式相似，但橋式二極管、一次側的電解電容器、開關元件(晶體管)，全部采用可支持高電壓的規格品。

 

必須以數十kHz的高頻率才能工作的變壓器，我們稱為高頻變壓器或開關式變壓器。開關式變壓器的鐵芯，一般都是使用鐵氧體。

 

開關元件基本上使用晶體管。有功率晶體管或開關晶體管等多種名稱，但則以開關電源用的高功率MOSFET最為普遍。開關晶體管必須配合輸出功率選擇適合的規格，但當輸出功率不太時，就能夠使用內置開關晶體管的控制IC，減少部件數量。

 

至于穩定輸出電壓的控制電路，可以使用晶體管和運算放大器等單獨的元件組成電路。最近除了正確、穩定控制外，也開始提供各種保護功能，因此愈來愈多裝置采用AC/DC轉換用IC。特別是在電路基板上安裝AC/DC電源時，設計電路上以AC/DC轉換器用IC為中心會較為實際。另外，該電路的控制IC是安裝在基板背面下方正中央旁邊。雖然SOP8是非常小的封裝，但除了控制功能外，還具備了多種保護功能。

（來源：ROHM，作者：ROHM）