交流電的誕生

19世紀(jì)末，托馬斯愛迪生成功地采用了直流輸電的方式點(diǎn)亮了電燈泡，但因?yàn)槟芰繐p失巨大，所以直流輸電的效率非常低。后來尼古拉特斯發(fā)明了交流輸電，從而取代了直流輸電。

在交流輸電的情況下，電壓可以很容易地通過變壓器進(jìn)行升壓或降壓，而且電能可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。

今天，盡管采用的電壓和頻率有所不同，但交流輸電已被全世界各國普遍采用。供電頻率為50Hz或60Hz，供電電壓為100V到240V。

初期的交流——直流電源

在交流電出現(xiàn)的同一時代發(fā)明了真空管和無線電接收器，但是他們需要使用直流電源才能工作，所以也產(chǎn)生了將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的裝置，這就是我們今天所說的AC／DC電源。

上面這張圖是初期AC／DC電源的整流器電路圖，由于是在工業(yè)用電頻率下處理交流電源，采用的笨重而且體積大的降壓用變壓器和濾波電容器。

現(xiàn)在，通過上面這張圖來解釋這個電路的工作原理。工業(yè)交流電從圖左側(cè)輸入，交流電電壓通過圖中間的變壓器被轉(zhuǎn)換成各種設(shè)備所需的電壓，然后通過濾波電容器將降壓后的交流電轉(zhuǎn)換成直流電。但是，由于只是通過變壓器來轉(zhuǎn)換電壓，所產(chǎn)生的直流電壓可能會因?yàn)樵O(shè)備的負(fù)載狀態(tài)而有所波動。

開關(guān)電源的出現(xiàn)

由于近年來的設(shè)備對于電源的要求是具有高精度并能提供穩(wěn)定的電壓，所以主要采用開關(guān)電源電路。

上面這個電路圖是今天所使用電源的一個例子，這種電源的典型例子如這里所示的自激式RCC（Ringing Choke Converter：反激自激式變換器）。在這個電路中，通過整流交流電壓而獲得的直流電壓將被轉(zhuǎn)換成幾十千赫茲的高頻矩形波，再由變壓器將電壓轉(zhuǎn)換成所需值并再次整流。

我們將通過上面這張圖解釋這個開關(guān)電源電路的工作原理。它與初期AC／DC電路中的方式一樣，交流電源將從電路圖的左側(cè)輸入，共模噪聲通過EMI濾波器消除，并且交流電壓由橋式整流器和濾波電容器轉(zhuǎn)換為直流電壓。然后，通過幾千赫茲的Q1高速開關(guān)將所合成電壓轉(zhuǎn)換為高頻率的矩形脈沖波。隨后，該脈沖波將被供應(yīng)至高頻變壓器，次級側(cè)的輸出將通過二極管和濾波電容器進(jìn)行整流，并將產(chǎn)生的直流電源提供至負(fù)載。

初期交流——直流電源和開關(guān)電源對比

下面這張圖是初期AC／DC電源電路和今天的AC／DC電源電路的比較，目前的開關(guān)電源電路的優(yōu)點(diǎn)是變壓器體積小、輸出穩(wěn)定、效率高。