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)計作介紹，交流整流成直流最簡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直流電壓，再通過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應滿足VRM>1.25*1.4Vinmax，額定的有效值電流IF應該≥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，當工作電壓高于160V時，額定工作電壓+50V作為浪涌電壓，這是生產(chǎn)廠家允許可以在短時間內(nèi)承受該電壓。當電容器處于浪涌電壓時，電流較大，長時間如此會爆開， 所以鋁電容器應該選用高額定電壓的，實際工作電壓為標準額定電壓的70~80%為宜。

3、功率變壓器的設(shè)計

      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完成功率的轉(zhuǎn)換。

（1）計算ton

      原邊繞組開關(guān)管的最大導通時間對應在最低輸出電壓和最大負載時發(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)電源在最低電壓時輸出負載（Max），計算輸入端的直流電壓，對于單項交流整流用電容濾波，直流電壓不會超過交流電壓有效值的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，飽和磁感應強度在100℃時是390mT，則65%的飽和值為△BAC=390*0.65=250 MT。

（3）計算原邊匝數(shù)

      變壓器輸入電壓是一個方波，導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) *導通時間(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）原邊電感量的計算

      假設(shè)在最大占空比時，當開關(guān)管開通時原邊電流為Ip1，關(guān)斷時原邊電流上升到Ip2，若Ip1為0，則說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)計為連續(xù)模式可以使開關(guān)管、線路的損耗都較小，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Lp= D*Vs/(f*ΔIp)，ΔIP=Ip2-Ip1=2Ip1。

4、輸出整流濾波

      因為輸出電壓是DC 5V，需要變壓器變換過來的低壓方波整流成直流，然后用鋁電解電容儲能濾波。

      整流的工作頻率等于功率開關(guān)管的開關(guān)頻率，需要使用具有快速恢復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準電流值(IF)應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，否則無法濾除電流中的高頻交流電，還要考慮封裝體積不能過大，比如選用標準值為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%以內(nèi)。反饋電壓由輸出端取樣，輸出電壓V0通過分壓電阻R63、R64獲得取樣電壓，和TL431中的2.5V基準電壓進行比較并輸出誤差電壓，最后通過光電耦合器改變VIPer12A芯片的控制端電流IFB，再通過改變PWM寬度來調(diào)節(jié)輸出電壓V0使其保持不變，光電耦合器的另一個作用是對原、副邊進行隔離。

      設(shè)計一款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、高效率等多個特點出發(fā)，還要從電子設(shè)備的發(fā)展出發(fā)。