‌功率转换器电路的工作原理‌主要包括哪些？

可以将某种电流转换为其他类型电流的电子设备功率变换器是一种可以将某种电流转换为其他类型电流的电子设备。既有直流功率变换也有交流功率变换。功率变换器利用电表只对带有“钨丝”的发热的电阻性的用电器限定了瓦数的漏洞，而制作出来的产品。

为防止大功率电器引发火灾，多所高校发布“限电令”，设置宿舍最高用电功率及最高总功率。学生们的洗衣机、空调扇、吹风机遇到学校限电令，这些电器功率多超出限电范围，以至于无法使用。于是一款“学生宿舍专用”的功率转换器因此热卖起来。电表只对带有“钨丝”的发热的电阻性的用电器限定了瓦数，其它的用电器，如电脑，台灯等没有“钨丝”这种发热的电阻性的用电器，电表是没有瓦数限制的。“功率转换器”就是利用了电表在设计上的这个漏洞，把自己伪装成一个像“电脑”这种没有“钨丝”发热的电阻性的用电器。

使用过程中不要长时间负载，大功率电器可能因疏忽带来安全隐患。若不用时，请拔下插头。请尽可能少的使用大功率电器，考虑一下脆弱的学校供电系统，也可以减少不必要的安全隐患!1、所接电器的功率总和不得超过额定功率。2、使用时严禁捆扎导线，以免异常过热。3、使用过程中注意不要堵住散热孔。

本文简述功率在转换器电路中的转换传输过程，针对开关器件 MOSFET 在导通和关断瞬间，产生电压和电流尖峰的问题，进而产生电磁干扰现象，通过对比传统平面 MOSFET 与超结 MOSFET 的结构和参数，寻找使用超结 MOSFET 产生更差。

一、功率转换器电路的工作原理

功率转换器电路是一种能够将电源电压或电流转换成所需电压、电流和频率的电路。其工作原理主要是通过控制开关管的导通与截止，实现电源电压的变化，从而达到输出所需要的电压、电流和频率。其主要的工作流程包括：

1.输入电源变压器

功率转换器电路的输入电源通常是交流电源，需要通过变压器进行变压处理，将其转换为所需的电压和电流。

2.整流滤波

在输入电源变压器输出的电压中，存在着交流成分和直流成分。为了保证输出电压的稳定性和电路的正常工作，需要进行整流滤波，将电路中的交流成分滤掉，只保留直流成分。

3.功率开关电路

功率开关电路是功率转换器电路的核心部分，其作用是控制开关管的导通与截止，从而控制电源电压的变化，实现输出电压的调整。

4.输出滤波电路

输出滤波电路用于滤除输出电压中的噪声信号，保证输出电压的稳定性和质量。

二、功率转换器电路的应用场景

1.电源适配器

电源适配器是最常见的功率转换器电路应用之一，其主要作用是将交流电源转换成所需的直流电压和电流，供给各种电子设备使用。

2.电机驱动器

功率转换器电路还常用于电机驱动器中，通过控制电源电压和频率，实现对电机转速和转向的控制。

3.太阳能电池板控制器

太阳能电池板控制器是一种将太阳能电池板输出的电能转换成所需电压和电流的装置。其中就包含了功率转换器电路，通过对电源电压和频率的控制，实现对太阳能电池板的输出电能进行调节。

本文简述功率在转换器电路中的转换传输过程，针对开关器件 MOSFET 在导通和关断瞬间，产生电压和电流尖峰的问题，进而产生电磁干扰现象，通过对比传统平面 MOSFET 与超结 MOSFET 的结构和参数，寻找使用超结 MOSFET 产生更差电磁干扰的原因，进行分析和改善。

随着开关电源技术的不断发展，功率 MOSFET 作为开关电源的核心电子器件之一，开关损耗是其主要的损耗之一，本着节省能源、降低损耗的基本思想，功率 MOSFET 技术朝着提高开关速度、降低导通电阻的方向发展。COOL MOSFET 是一种超结的新结构功率 MOSFET，具有更低的导通电阻，更快的开关速度，可以实现更高的功率转换效率。然而，超结 MOSFET 超快的开关性能也带来了不必要的副作用，比如电压、电流尖峰较高，电磁干扰较差等。

在开关管开通瞬间，由于电容两端电压不能突变，杂散电容 Cp 两端电压开始是上负下正，产生放电电流，随着开关管逐渐开通，电源电压 Vin 对杂散电容 Cp 充电，其两端电压为上正下负，形成流经开关管和 Vin 的电流尖峰;同时 Cds 电容对开关管放电，也形成电流尖峰，但是此尖峰电流不流经 Vin,只在开关管内部形成回路;另外，如果变换器工作在 CCM 模式时，由于初级电感 Lp 两端电压缩小，二极管 D 开始承受反偏电压关断，引起反向恢复电流，该电流经变压器耦合到原边侧，也会形成流经开关管和 Vin 的电流尖峰。

在开关管开通阶段，二极管 D 截止，电容 Cp 两端电压为 Vin，通过初级电感 Lp 的电流指数上升，近似线性上升。

在开关管关断瞬间，初级电流 id 为 Coss 充电,当 Coss 两端的电压超过 Vin 与 nVo(二极管 D 开通时变压器副边线圈电压反射回原边线圈的电压)之和时，二极管 D 在初级电感 Lp 续流产生的电压作用下正偏开通，Lk 和 Coss 发生谐振，产生高频震荡电压和电流。

在开关管关断阶段，二极管 D 正偏开通，把之前存储在 Lp 中的能量释放到负载端，此时副边线圈电压被箝位等于输出电压 Vo，经匝比为 n 的变压器耦合回原边，使电容 Cp 电压被充电至 nVo(极性下正上负)，初级电感 Lp 两端的电压被箝位至 nVo。当 Lp 续流放电结束后，D 反偏截止，Lp 和 Coss、Cp 发生谐振，导致 Cp 上的电压降低。

‌功率转换器电路的工作原理‌主要包括以下几个关键步骤和组成部分：

‌电力电子器件‌：这是功率转换器的核心部分，包括二极管、晶闸管、MOSFET和IGBT等。这些器件通过快速开关来控制电能的实际转化。例如，在斩波器中，电感中的电流可以通过快速开关器件来调度输出电压‌1。

‌控制电路‌：控制电路通常由微处理器、传感器和反馈电路组成。它根据实际输出需求不断调整电力电子器件的工作状态，以确保输出电压的稳定性。例如，当输出电压低于设定值时，控制电路会增大占空比以提高输出电压‌1。‌输出电路‌：输出电路接收转化后的电能并将其供应给负载。输出端可能包含更多的滤波元件，以保证输出的稳定性‌1。

为什么一开始供电站不直接传输DC呢?

因为我们的电力通常都是在比较偏僻的山区或者是沿海地区，从这些地区传输到市区，AC电压会比较有优势，通过高电压低电流方式传输AC电压，可以减小传输的损耗，高压电经过供电站分阶段转换成220VAC后再传输到家庭当中。

AC一般有哪些方式转换成DC?

一般AC转换成DC有两种方式：

1. 变压器转换

2. 开关方式转换

如何转换，转换的原理是什么?

①变压器转换：

1.变压器转换是先由低频变压器(因为AC高压的频率是50-60HZ)将AC高压转换成AC低压。

2.然后再通过整流将已经降压的AC转换成DC。

3.但是由于刚转换过的DC纹波太严重了，我们要想办法把纹波减小，这个时候我们可以通过电容滤波来平滑电压。

由二极管构成的整流电路，用来测量交流信号电压或把交流信号转换为直流信号时，其线性和精度均不理想。本电路使用了由OP放大器构成的绝对值电路，因为它由均化电容转换成输入信号的平均值，所以输入电压很小时，也能获得高精度。测量正弦波电压可以用其平均值表示，但测量脉冲波形用平均值则很难测得其很效值。

OP放大器A1是放大倍数为10的AC放大器，需要多大的放大倍数，取决于输入信号的大小，放大倍数A可用A=1+(R3/R2)公式计算。A1的低频FL约为1.6HZ(FZ=1/2πC1.R2≈1.6)，C1、C3也与低频有关。其容量均为10UF，因为用两个电容串联，所以总容量为5UF，它的FL约为0.5HZ。OP放大器A2、A3是标准的绝对值电路。A2是负输出半波整流电路，其输出与输入信号进行加法运算进行全波整流。加法电阻R6和R7的比例很重要，它们的比率是2：1，所以选用E系列中的150K、75K电阻。C4是均化电容，电容量必须根据输入信号的频率范围确定，如果容量太小，就会产生整流纹波;另一方面，输出响应也取决于C4，如果要进行快速测量，其容量也不能太大。输出是全波整流的平均值，对正弦波来说，等于峰值电压的2/π(0.636EI)，应予注意。