详解AC/DC、DC/DC转换器

电源转换芯片是电子产品的能量核心，AC/DC、DC/DC 转换器广泛应用于家电、工控、仪器、便携设备。本文从基础概念、转换原理、电路结构、控制方式、选型差异全方位讲解，帮助工程师快速理清电源方案设计逻辑，配套润石全系列电源管理芯片一站式供货支持。

一、基础概念：AC 交流 & DC 直流

1. AC 交流（Alternating Current） 电流、电压大小与极性随时间周期性交替变化，家用 220V 市电、工业 380V 均为交流电，单位 Hz 代表每秒交变次数。

2. DC 直流（Direct Current） 电流方向固定不变，分为两类：

· 纯净直流：电压恒定无波动，电池、稳压电源输出标准直流；

· 脉动直流（纹波 DC）：方向不变、电压周期性起伏，整流后未滤波的波形。

二、AC/DC 转换器（交流转直流）

1、定义与应用价值

AC/DC 转换器将市电 110V/220V 交流电转化为设备可用低压直流电（3.3V/5V/12V/24V）。 电网远距离传输优先使用交流电（变压损耗更低），但 MCU、传感器、芯片只能直流供电，因此充电器、适配器、工控电源必须搭载 AC/DC 转换电路。

2、两种整流方案：半波整流 / 全波整流

· 半波整流：单二极管，仅保留交流正半周，纹波大、转换效率低；

· 全波桥式整流：四颗二极管组成桥堆，正负半周全部利用，纹波更小、转换效率更高，是主流方案； 整流后搭配电解电容滤波，可平滑脉动电压，降低纹波噪声。

3、两大 AC/DC 实现架构

（1）工频变压器方案

先通过低频变压器降压，再整流滤波；优势电路简单、EMI 低，缺点体积笨重、转换效率低，现已逐步淘汰。

（2）高频开关电源方案（主流）

1. 市电直接桥式整流，得到高压脉动直流；

2. MOS 管高频斩波，转换为高频方波；

3. 小型高频变压器隔离降压；

4. 二次侧再次整流滤波输出稳定低压。 核心优势：高频变压器体积大幅缩小，整机轻量化，转换效率更高，是当下适配器、工业电源通用方案。

4、反馈控制（FB 稳压核心）

实时采集输出电压，动态调节开关管导通时间：

· 输出低于标准值→延长开关导通时间，抬升电压；

· 输出高于标准值→缩短开关导通时间，降低电压； 闭环反馈保证负载变化时输出电压持续稳定。

5、轻载高效技术：PWM / PFM 双模式

开关管频繁通断会产生贯通损耗，轻负载时损耗占比大幅上升：

1. PWM 脉宽调制：固定开关频率，仅调整导通占空比，EMI 噪声可控，适合中高负载；

2. PFM 脉冲频率调制：负载变轻时拉长开关周期，减少通断次数，降低空载功耗； 高端 AC/DC 芯片采用 PWM/PFM 自动切换，兼顾满载效率与轻载低功耗。

四大拓扑

1. Buck 降压：输入高压转低压，工控板最常用；

2. Boost 升压：电池低电压抬升；

3. Buck-Boost 升降压：输入电压波动场景；

4. Invert 负压：生成负电源供给运放、仪表。

整流区分

· 同步整流：内置低阻 MOS，轻载效率更高；

· 非同步整流：搭配外部二极管，成本更低。

控制方式

· PWM：定频调占空比，纹波小，适合射频、精密仪器；

· PFM：变频调节，空载功耗极低，适合穿戴、便携设备。

六、AC/DC 与 DC/DC 典型应用场景

1. AC/DC 转换：手机充电器、电源适配器、工业 24V 开关电源、光伏辅助电源；

2. LDO 线性稳压：传感器基准供电、射频模块、音频电路、高精度仪表；

3. 开关 DC/DC：PLC 主控板、锂电池供电设备、电机驱动、AI 模组多路供电。

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