AC-DC電源模塊是指將交流電變換為直流電的轉(zhuǎn)換器，功率流向可以是雙向的。接線(xiàn)方式分為半波和全波倆種電路，按相數(shù)分為單相、三相和多相。

      現(xiàn)在以一種85～265VAC、50Hz輸入的ACDC電源模塊設(shè)計(jì)作介紹，交流整流成直流最簡(jiǎn)單的方法是整流橋整流，50Hz交流電經(jīng)全波整流后變成脈動(dòng)直流電壓，再通過(guò)輸入濾波電容得到直流。

1、整流橋的選擇

      整流橋的主要參數(shù)有反向峰值電壓VRR、正向壓降VF、平均整流電流IF、最大反向漏電流IRM、正向峰值浪涌電流IFSM。整流橋的反向擊穿電壓VRM應(yīng)滿(mǎn)足VRM>1.25*1.4Vinmax，額定的有效值電流IF應(yīng)該≥3IRMS。IRMS的公式如下：IRMS= Is= P/η/Vs=2.5/0.75/110=30.3 mA。

2、輸入濾波電容器的選擇

      鋁電解電容器的額定電壓（1.3倍）作為電容器的浪涌電壓，當(dāng)工作電壓高于160V時(shí)，額定工作電壓+50V作為浪涌電壓，這是生產(chǎn)廠(chǎng)家允許可以在短時(shí)間內(nèi)承受該電壓。當(dāng)電容器處于浪涌電壓時(shí)，電流較大，長(zhǎng)時(shí)間如此會(huì)爆開(kāi)， 所以鋁電容器應(yīng)該選用高額定電壓的，實(shí)際工作電壓為標(biāo)準(zhǔn)額定電壓的70~80%為宜。

3、功率變壓器的設(shè)計(jì)

      考慮到輸出功率很小和體積限制。選擇體積盡可能小的鐵氧體磁芯來(lái)完成功率的轉(zhuǎn)換。

（1）計(jì)算ton

      原邊繞組開(kāi)關(guān)管的最大導(dǎo)通時(shí)間對(duì)應(yīng)在最低輸出電壓和最大負(fù)載時(shí)發(fā)生。假設(shè)D=ton/Ts=0.45，則有Ts=1/f=1*106/66*103=15.2 μs，ton =D* Ts =0.45*15.2=6.84 μs3，假設(shè)電源在最低電壓時(shí)輸出負(fù)載（Max），計(jì)算輸入端的直流電壓，對(duì)于單項(xiàng)交流整流用電容濾波，直流電壓不會(huì)超過(guò)交流電壓有效值的1.4倍和小于1.2倍。假設(shè)1.3倍，公式如Vs=85*1.3=110 V。

（2）選擇工作時(shí)的磁通密度值

      假設(shè)中心柱磁路的有效面積為AE=12.5mm2，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度在100℃時(shí)是390mT，則65%的飽和值為△BAC=390*0.65=250 MT。

（3）計(jì)算原邊匝數(shù)

      變壓器輸入電壓是一個(gè)方波，導(dǎo)通期間的伏秒值和原邊匝數(shù)關(guān)系為原邊匝數(shù)（Np）等于原邊直流電壓（Vs) *導(dǎo)通時(shí)間(ton)除于(△BAC * 磁芯有效面積(AE))，公式為：Np=Vs *ton/ (△BAC * AE )，即：110*6.84/(0.25*12.5)=240匝。

（4）原邊電感量的計(jì)算

      假設(shè)在最大占空比時(shí)，當(dāng)開(kāi)關(guān)管開(kāi)通時(shí)原邊電流為Ip1，關(guān)斷時(shí)原邊電流上升到Ip2，若Ip1為0，則說(shuō)明變換器工作于斷續(xù)模式，否則工作于連續(xù)模式。電源工作設(shè)計(jì)為連續(xù)模式可以使開(kāi)關(guān)管、線(xiàn)路的損耗都較小，還可以減輕輸入輸出電容的工作。由能量守恒有下式：1/2*(Ip1+Ip2)*D*Vs=P/η連續(xù)模式，令Ip2=3Ip1，可以求出變換器的原邊電流，由此得到原邊電感量為L(zhǎng)p= D*Vs/(f*ΔIp)，ΔIP=Ip2-Ip1=2Ip1。

4、輸出整流濾波

      因?yàn)檩敵鲭妷菏?/span>DC 5V，需要變壓器變換過(guò)來(lái)的低壓方波整流成直流，然后用鋁電解電容儲(chǔ)能濾波。

      整流的工作頻率等于功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)頻率，需要使用具有快速恢復(fù)功能的肖特基整流二極管作為輸出整流二極管。輸出整流二極管的標(biāo)準(zhǔn)電流值(IF)應(yīng)為輸出直流電流額定值(Io)的3倍以上，整流管的反向耐壓值的計(jì)算：輸入電壓的最高值/匝比，即265*1.3/16.36=25.8 V。

      整流使用的鋁電解電容容量要大和交流電阻要較低，否則無(wú)法濾除電流中的高頻交流電，還要考慮封裝體積不能過(guò)大，比如選用標(biāo)準(zhǔn)值為330μF/10V的鋁電解電容。為降低輸出紋波，在電源的輸出端要增加LC濾波單元，L取10μH左右的Ф4*7的小工字電感，C取100μF/10V的鋁電解電容。

5、控制反饋單元

      控制反饋電路采用電壓基準(zhǔn)源TL431加光電耦合器P521組合作為參考、隔離、取樣。它可以將輸出電壓的變化控制在±1%以?xún)?nèi)。反饋電壓由輸出端取樣，輸出電壓V0通過(guò)分壓電阻R63、R64獲得取樣電壓，和TL431中的2.5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并輸出誤差電壓，最后通過(guò)光電耦合器改變VIPer12A芯片的控制端電流IFB，再通過(guò)改變PWM寬度來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓V0使其保持不變，光電耦合器的另一個(gè)作用是對(duì)原、副邊進(jìn)行隔離。

      設(shè)計(jì)一款AC-DC電源模塊不僅是從小體積、低功耗、重量輕、可靠性、電磁兼容性、高效率等多個(gè)特點(diǎn)出發(fā)，還要從電子設(shè)備的發(fā)展出發(fā)。