开关电源常见的电压转换类型

前言

开关稳压电源具有把一种数值的交流电压或者直流电压通过一定的开关电路方式，最终转换为另一种或几种数值的稳定的交流电压或者直流电压。

如PC电源就是把交流电转换为直流电的一种开关稳压电源，此种开关电路不论是输入的交流电压如何的变化，还是输出端的负载电流发生变化引起的电压变化，都能最终保证输出电压稳定在规定范围内，并且电源的保护功能越来越完善，不仅对输入端实现过压，过流等保护，还对输出端实现过压，过流，过载，过热，过温，过功率，短路等多重保护。

以下就以PC电源为例讲一下几种电压转换器的类型，有的采用了开关电路方式，有的不一定采用开关电路方式，但最终可以看出，就是通过一个特定的电路处理方式，都可以把一种性质的电压，转换为另一种性质的电压。

AC---AC转换器

AC---AC转换器，就是把一种数值的交流电，通过一定的电路方式，最终转换为另一种或几种数值的交流电，下图是模拟方框图，我们只看其输入和输出的电压性质：

AC---AC转换器常见的方式有升压，降压和1:1的不升不降的情况。

输出的交流电压ACo小于输入的交流电压ACi时，ACo<>

输出的交流电压ACo大于输入的交流电压ACi时，ACo>ACi，为电路为升压转换器

最常见，最简单的AC---AC转换器，就是采用传统的电源变压器来完成升或降的过程，改变变压器初级绕组N1和次级绕组N2的匝数比就可以实现，(详见变压器一节)

当N1>N2时为降压变压器, 此时输出交流电压U2<>

当N1U1,

当N1=N2即匝比为1:1时，此时输出交流电压U2=U1,可做成隔离型的变压器，常用于实验室或者维修使用。

采用变压器和开关电路来完成AC---AC，一般过程是AC---DC---AC，就是把输入的交流电先转换为一定数值的直流电，再把这个直流电逆变转换为最终所需要的交流电，或者中间处理环节会更多些。

在PC电源中，把输入的交流市电（AC）经整流滤波电路后变为直流高压电（DC），此直流高压经开关管和开关变压器等逆变后，输出一组或者几组低压交流电（AC），这段电路的处理过程就是AC---AC转换过程，实际是把高压交流电转换为几组低压交流电了。

AC---DC转换器

AC- --DC转换器，就是把一种数值的交流电，通过一定的电路方式，最终转换为另一种或几种数值的直流电。一般常见的多是降压电路，也有升到大于输入交流电压值的直流电压的升压电路，比如电视机里面的显像管周边电路的直流用电高达二十几KV。

最常见，最传统的办法，就是采用变压器来达到AC---DC，如前面已讲过的AC---AC后再整流滤波稳压就可以了，这种办法叫AC---AC---DC，还有一种AC---DC---AC---DC方式，这种方式是把输入的交流电先转换为直流电，再把直流电转换为一定数值的交流电，再把这个交流电转换为最终所需的直流电输出，或者中间处理环节更多，这种转换器比较常见，也很常用。

PC电源，手机充电器，适配器等的电路处理过程就是这样。在PC电源中，把输入的交流市电（AC）经整流滤波电路后变为直流高压电（DC），此直流高压经开关管和开关变压器等逆变后，输出一组或者几组低压交流电（AC），再把这几组低压交流电经整流滤波电路后变为低压直流电（DC），而5VSB电源也是采用的这种方式。

DC---DC转换器

DC---DC转换器，就是把一种数值的直流电，通过一定的电路方式，最终转换为另一种或几种数值的直流电，或者中间处理环节更多，PC电源的电路处理过程中就多处含有这种电路。

下面介绍几个非隔离型的DC---DC直接变换电路，没有中间转变为交流电的环节，非隔离型指的是转换电路里的输入端与输出端在电气电性上仍然有线路连接关系。

(1): 降压式DC---DC变换电路

降压式变换电路的输出直流电压低于输入直流电压，即Vo < vi="">

(2): 升压式DC---DC变换电路

升压式DC---DC变换电路的输出直流电压高于输入直流电压，即Vo > Vi ，

如上图电路，是一个PC电源的PFC电路，交流输入电压范围在90VAC~264VAC之间任意选定，而输出电压，即C19的两端，始终为稳定的390V左右的直流电压（此为假定值），把此电压送给主开关变换电路，大大提高了电源的功率因素。

从C13的两端直流电压（Vi）到C19的两端直流电压（Vo）的转换过程，就是DC---DC升压过程。 开关管Q1与负载的关系是并联的，该电路属于脉幅式，采用C型滤波，开关管Q1的导通与截止受PFC芯片的控制。

当Q1导通时，电感L4相当于输入直流电压Vi的负载，Vi全部加在L4上，L4中的电流也就是Q1的D极电流，该电流是线性增长的，此时L4储存磁能，而D8不导通，负载靠C19放电来维持工作。

当Q1截止时，D8导通，此时电感L4中的磁能转化为自感电压，其极性与原电流方向相同，电感L4左为负，右为正,，其自感电压与输入直流电压Vi串联相加后，在C19 两端得到的，就是升压后的输出电压Vo.

当Q1再次导通时，Vi又给L4补充能量，重复上面的过程，D8又不导通，同时也就阻止了C19上的输出电压Vo通过Q1而短路到地，且烧毁Q1自身。

这种电路就是常说的有源PFC电路的主开关电路模式，Q1常常采用MOS管，称其为PFC开关管，其导通与截止的状态受PFC芯片的控制，其控制电路比较复杂，L4称为PFC电感，D8称升压二极管，C19为滤波大电容，R12 称为Sense电阻，即PFC开关管Q1的电流取样检测电阻。

(3): 反转式DC---DC变换电路

反转式DC---DC变换电路的输出直流电压Vo与输入的直流电压Vi的正负极性相反，PC电源中没涉及到，暂不讲述，有兴趣的朋友可查阅相关方面的技术资料。

DC---AC转换器

DC---AC转换器，就是把一种数值的直流电压，通过一定的电路方式，最终转换为另一种或几种数值的交流电压，其处理环节也多是DC---AC---DC---AC，生活中常见的小功率家用逆变器，航嘉制造的车载宝电源等，就是把蓄电瓶的12V直流电压逆变转换为220V的交流电。（头条号/电子学堂）