AC/DC 与 DC/DC 转换器：标准电源解决方案及应用
电源设计人员深知，在其设计架构中采用高品质AC/DC 电源 、DC/DC 转换器及 、开关稳压器，能够打造出用户青睐的高可靠性终端产品。在医疗、测试测量、工业、移动出行、自动化、物联网（IoT）以及高功率密度等众多应用场景中，紧凑型电源有着各种各样的设计需求。
插入电源插座的电子设备需要高品质的 AC/DC 转换器，将交流输入电源转换为直流输出电源。在大多数设计中，半导体器件依靠直流电源工作。DC/DC 转换器通常用于为设计提供稳定可调的电压，尤其当输入电源存在波动时，其作用更为关键。这类电源转换器采用高频开关电路设计，搭配电感器、开关器件和电容器，有助于降低系统中的开关噪声，最终实现稳定可靠的可调直流电压输出。
插入电源插座的电子设备需要高品质的 AC/DC 转换器，将交流输入电源转换为直流输出电源。在大多数设计中，半导体器件依靠直流电源工作。DC/DC 转换器通常用于为设计提供稳定可调的电压，尤其当输入电源存在波动时，其作用更为关键。这类电源转换器采用高频开关电路设计，搭配电感器、开关器件和电容器，有助于降低系统中的开关噪声，最终实现稳定可靠的可调直流电压输出。
DC/DC 转换器：基础概述
DC/DC 转换器分为多种类型，每种类型均针对电子系统中特定的电压调节需求而设计。下文将探讨不同类型的 DC/DC 转换器，并分析其核心功能与特点。
降压（Buck）转换器
降压转换器能够将较高的直流输入电压，转换为稳定且更低的直流输出电压（见图 1）。
图 1：简易 DC/DC 降压转换器电压稳压器示例（图片来源：参考文献 1）
降压转换器的优势在于损耗低，效率可超过 97%，开关频率可达数百千赫兹。采用更小的电感器，结合快速的瞬态响应能力，能够实现出色的功率密度架构。在开关周期内，当场效应晶体管（FET）开关关断时，输出电平降至零，从而实现极低的空载功耗。综合这些优势，降压稳压器成为众多应用场景中线性电压稳压器的理想替代方案。
不过，降压转换器也存在缺点：脉冲宽度调制（PWM）稳压器的反馈电路需要最小的输出纹波才能实现正常的电压调节，因为调节过程是逐周期进行的。此外，输出纹波受占空比影响，在占空比为 50% 时达到最大值。在这种情况下，无法将纹波和噪声降至微伏（μV）级别，而这一指标只有采用非开关式的线性稳压器才能实现。
若设计人员需要更纯净的电源，可在降压转换器后级增设线性稳压器，以兼顾两种拓扑结构的优势。之所以能实现这一点，是因为线性稳压器的电源抑制比（PSRR）可大幅降低其输出端的纹波与噪声。
图 1：简易 DC/DC 降压转换器电压稳压器示例（图片来源：参考文献 1）
降压转换器的优势在于损耗低，效率可超过 97%，开关频率可达数百千赫兹。采用更小的电感器，结合快速的瞬态响应能力，能够实现出色的功率密度架构。在开关周期内，当场效应晶体管（FET）开关关断时，输出电平降至零，从而实现极低的空载功耗。综合这些优势，降压稳压器成为众多应用场景中线性电压稳压器的理想替代方案。
不过，降压转换器也存在缺点：脉冲宽度调制（PWM）稳压器的反馈电路需要最小的输出纹波才能实现正常的电压调节，因为调节过程是逐周期进行的。此外，输出纹波受占空比影响，在占空比为 50% 时达到最大值。在这种情况下，无法将纹波和噪声降至微伏（μV）级别，而这一指标只有采用非开关式的线性稳压器才能实现。
若设计人员需要更纯净的电源，可在降压转换器后级增设线性稳压器，以兼顾两种拓扑结构的优势。之所以能实现这一点，是因为线性稳压器的电源抑制比（PSRR）可大幅降低其输出端的纹波与噪声。
升压（Boost）转换器
升压转换器的电源设计能够将较低的输入电压，转换为稳定且更高的输出电压（见图 2）。
图 2：简易 DC/DC 升压转换器稳压器示例（图片来源：参考文献 1）
采用升压转换器架构的优势在于，输出电压可通过占空比（即高电平时间与低电平时间的比值）进行调节。例如，当 PWM 信号的高电平时间与低电平时间相等时，占空比为 50%，此时输出电压可等于或 “升压” 至高于输入电压（VIN）的水平。
借助这一特性，升压转换器能够将较低的电池电压提升至更实用的高电压水平。然而，若升压比超过输入电压的 2-3 倍，将难以维持稳定的反馈，且输入电流脉冲会随升压增益成比例增加 —— 例如，将输入电压提升 3 倍的转换器，其输入电流也会增至原来的 3 倍。这种脉冲式输入电流可能导致电磁干扰（EMI）增加，还可能使电池输入引线出现电压降。
升压转换器的另一个缺点是，若不在输入端串联第二个开关，就无法关断输出。这是因为仅关闭 PWM 控制器，并不能切断负载与输入电源的连接。电源设计人员不得让升压转换器的输入电压高于输出电压，否则 PWM 控制器可能会使图 3 中的开关 S1 持续保持断开状态，此时输入与输出将通过电感 L1 和二极管 D1 直接连接，且无电压调节功能。这种情况下可能会产生极具破坏性的电流，迅速损坏转换器及负载。若设计人员无法避免这种情况，则必须采用支持降压与升压两种工作模式的替代拓扑结构。
图 2：简易 DC/DC 升压转换器稳压器示例（图片来源：参考文献 1）
采用升压转换器架构的优势在于，输出电压可通过占空比（即高电平时间与低电平时间的比值）进行调节。例如，当 PWM 信号的高电平时间与低电平时间相等时，占空比为 50%，此时输出电压可等于或 “升压” 至高于输入电压（VIN）的水平。
借助这一特性，升压转换器能够将较低的电池电压提升至更实用的高电压水平。然而，若升压比超过输入电压的 2-3 倍，将难以维持稳定的反馈，且输入电流脉冲会随升压增益成比例增加 —— 例如，将输入电压提升 3 倍的转换器，其输入电流也会增至原来的 3 倍。这种脉冲式输入电流可能导致电磁干扰（EMI）增加，还可能使电池输入引线出现电压降。
升压转换器的另一个缺点是，若不在输入端串联第二个开关，就无法关断输出。这是因为仅关闭 PWM 控制器，并不能切断负载与输入电源的连接。电源设计人员不得让升压转换器的输入电压高于输出电压，否则 PWM 控制器可能会使图 3 中的开关 S1 持续保持断开状态，此时输入与输出将通过电感 L1 和二极管 D1 直接连接，且无电压调节功能。这种情况下可能会产生极具破坏性的电流，迅速损坏转换器及负载。若设计人员无法避免这种情况，则必须采用支持降压与升压两种工作模式的替代拓扑结构。
升降压（反相）转换器
升降压转换器（又称反激转换器）能够将输入电压转换为稳定的负输出电压，该输出电压的绝对值可高于或低于输入电压（见图 3）。图 3 为升降压转换器的简化原理图。
图 3：升降压稳压器简化原理图（图片来源：参考文献 1）
升降压转换器的输入电压可高于或低于稳定后的输出电压，这一特性使其在特定应用中极具价值。例如，对于终端电压在放电时为 9V、充满电时为 14V 的电池，若需要从中获取稳定电压输出，升降压转换器便能发挥作用。此外，它还可用于稳定光伏电池的输出：光伏电池在强光下能输出高电压、大电流，而在光照被遮挡或减弱时，电压和电流会显著降低。在这类电压与电流关系动态变化的场景中，升降压转换器凭借可连续调节的输入输出电压比，成为实现最大功率点跟踪（MPPT）的理想选择。
升降压转换器最主要的缺点是输出电压反相。但与电池配合使用时，这一问题可得到缓解 —— 由于电池电源可采用悬浮接地方式，可将负输出电压（-VOUT）连接至地，从而获得正输出电压。另一个缺点是开关 S1 无接地连接，这意味着 PWM 输出电路中需要增设电平转换器，无疑会增加设计成本与复杂度。
图 3：升降压稳压器简化原理图（图片来源：参考文献 1）
升降压转换器的输入电压可高于或低于稳定后的输出电压，这一特性使其在特定应用中极具价值。例如，对于终端电压在放电时为 9V、充满电时为 14V 的电池，若需要从中获取稳定电压输出，升降压转换器便能发挥作用。此外，它还可用于稳定光伏电池的输出：光伏电池在强光下能输出高电压、大电流，而在光照被遮挡或减弱时，电压和电流会显著降低。在这类电压与电流关系动态变化的场景中，升降压转换器凭借可连续调节的输入输出电压比，成为实现最大功率点跟踪（MPPT）的理想选择。
升降压转换器最主要的缺点是输出电压反相。但与电池配合使用时，这一问题可得到缓解 —— 由于电池电源可采用悬浮接地方式，可将负输出电压（-VOUT）连接至地，从而获得正输出电压。另一个缺点是开关 S1 无接地连接，这意味着 PWM 输出电路中需要增设电平转换器，无疑会增加设计成本与复杂度。
DC/DC 转换器的应用场景
DC/DC 转换器在电子行业中应用广泛，下文将介绍其主要应用领域。
自动化领域
在自动化应用中，DC/DC 电源的核心需求通常围绕 “隔离” 展开。隔离设计可确保电源不会对其他设备产生干扰，同时在系统设计中需避免接地环路或电位差，以防影响自动控制系统的正常运行。
例如，在自动化场景中，隔离式 DC/DC 转换器可用于打破接地环路，将电路中对噪声敏感的部分与噪声源隔离开来。稳定的隔离式 DC/DC 转换器能通过隔离作用最大限度地降低电气噪声；选择这类转换器进行电压转换，不仅可实现噪声隔离，还能确保系统对线路浪涌和电压跌落 / 骤降具有抗干扰能力。
例如，在自动化场景中，隔离式 DC/DC 转换器可用于打破接地环路，将电路中对噪声敏感的部分与噪声源隔离开来。稳定的隔离式 DC/DC 转换器能通过隔离作用最大限度地降低电气噪声；选择这类转换器进行电压转换，不仅可实现噪声隔离，还能确保系统对线路浪涌和电压跌落 / 骤降具有抗干扰能力。
物联网（IoT）与工业物联网（IIoT）
物联网 以消费领域为核心，而工业物联网作为物联网的子集，主要面向工业领域。二者均由相互关联的设备组成，这些设备通过互联网连接，可在几乎无需人工干预的情况下，通过无线网络收集、共享和传输数据。两类系统均具备分布式智能、海量互联的传感器与执行器，以及去中心化控制的特点。
与物联网设备相比，工业物联网设备的数据采集量更大 —— 例如，单个涡轮压缩机叶片每天可生成超过 500GB 的数据。除连接功能外，物联网与工业物联网的核心价值在于设备采集的数据所带来的深度洞察。通常，工业物联网传感器（如用于监测工业设备状态的传感器）需要采用坚固的隔离式 DC/DC 转换器供电。重型机械启动和停止时可能产生较大的电源浪涌，因此需采用隔离电压为 3kV 至 4kV 的 DC/DC 转换器，以保护传感器免受损坏。
物联网与工业物联网通过在环境或物体中部署可通信的传感器，打造 “智能空间”，实现智能化升级。物联网的应用实例包括：商业场所中的智能照明系统，可根据环境光照强度和人员数量自动调节；在物联网体系中，设备还能自行监测自身运行状态，或适配家庭日常使用习惯，在保障用户舒适度的同时实现能源自动节约。物联网领域的电源设计需选择高性价比、高功率密度的 DC/DC 电源模块，应用场景包括配备大量智能传感器节点的智能办公室，以及能量收集系统等。
物联网与工业物联网用电源需在轻载和满载条件下均具备高效率，且能应对快速瞬态电流与动态负载电流。这类电源还需满足体积小巧、可靠性高、成本可控的要求，其普及程度将与所供电的传感器、处理器、无线电设备和执行器相当。
请观看这段名为“什么是物联网？”的视频。
与物联网设备相比，工业物联网设备的数据采集量更大 —— 例如，单个涡轮压缩机叶片每天可生成超过 500GB 的数据。除连接功能外，物联网与工业物联网的核心价值在于设备采集的数据所带来的深度洞察。通常，工业物联网传感器（如用于监测工业设备状态的传感器）需要采用坚固的隔离式 DC/DC 转换器供电。重型机械启动和停止时可能产生较大的电源浪涌，因此需采用隔离电压为 3kV 至 4kV 的 DC/DC 转换器，以保护传感器免受损坏。
物联网与工业物联网通过在环境或物体中部署可通信的传感器，打造 “智能空间”，实现智能化升级。物联网的应用实例包括：商业场所中的智能照明系统，可根据环境光照强度和人员数量自动调节；在物联网体系中，设备还能自行监测自身运行状态，或适配家庭日常使用习惯，在保障用户舒适度的同时实现能源自动节约。物联网领域的电源设计需选择高性价比、高功率密度的 DC/DC 电源模块，应用场景包括配备大量智能传感器节点的智能办公室，以及能量收集系统等。
物联网与工业物联网用电源需在轻载和满载条件下均具备高效率，且能应对快速瞬态电流与动态负载电流。这类电源还需满足体积小巧、可靠性高、成本可控的要求，其普及程度将与所供电的传感器、处理器、无线电设备和执行器相当。
请观看这段名为“什么是物联网？”的视频。
工业电源领域
在工业应用中，叉车及其他物料搬运设备采用额定电压为 320V 至 600V 的牵引电池。多组车载电源可从 4kW 额定功率的高压电池中高效生成 24V 或 48V 电压。19 英寸机架式产品版本可采用底板冷却或液冷方式。
电动汽车（EV）领域
随着化石燃料储量减少，电动汽车已成为降低化石燃料依赖、保护自然资源的重要解决方案。
电动汽车的发展主要呈现以下特点：
随着电动汽车在道路上的普及，轿车、公交车和卡车对充电站的需求日益增长，充电站正逐步部署在主要道路、高速公路及居民区。电动汽车充电站的功率水平已快速达到数千瓦（kW）级别。具备高隔离度和强绝缘性能的 DC/DC 转换器，是这类充电站的核心部件 —— 它们为电动汽车充电器的网络接口提供稳定电压，保障电动汽车与充电站之间的可靠通信，以及充电站与互联网的稳定连接。
电动汽车的发展主要呈现以下特点：
- 电池容量不断提升
- 充电速度持续加快
- 电池使用寿命延长
- 功率密度逐步提高
随着电动汽车在道路上的普及，轿车、公交车和卡车对充电站的需求日益增长，充电站正逐步部署在主要道路、高速公路及居民区。电动汽车充电站的功率水平已快速达到数千瓦（kW）级别。具备高隔离度和强绝缘性能的 DC/DC 转换器，是这类充电站的核心部件 —— 它们为电动汽车充电器的网络接口提供稳定电压，保障电动汽车与充电站之间的可靠通信，以及充电站与互联网的稳定连接。
铁路领域
工业用高功率 DC/DC 转换器的重要应用场景之一是铁路领域，涵盖铁路车辆、车载与轨旁设备、工业设备、高压电池供电设备及分布式电源架构等。在铁路环境中，DC/DC 转换器通常用于将直流电池电压转换为低电压，为各类控制系统和能源系统供电。铁路车辆设计中采用的直流配电系统，会配备备用电池，以在发电机故障时维持电力供应。
针对这类应用，DC/DC 转换器的设计与制造必须符合 EN 50155 标准，确保其在恶劣环境条件下仍能正常工作。铁路用 DC/DC 转换器需承受高温、严寒、振动、机械冲击等极端条件，这些因素均可能对电子元件造成严重损坏。因此，工程师需选择能够耐受这些极端环境、且通过铁路应用认证的 DC/DC 转换器。
针对这类应用，DC/DC 转换器的设计与制造必须符合 EN 50155 标准，确保其在恶劣环境条件下仍能正常工作。铁路用 DC/DC 转换器需承受高温、严寒、振动、机械冲击等极端条件，这些因素均可能对电子元件造成严重损坏。因此，工程师需选择能够耐受这些极端环境、且通过铁路应用认证的 DC/DC 转换器。
高功率密度领域
DC/DC 转换器的功率密度是指输出功率与转换器体积的比值，单位为瓦特 / 立方厘米（W/cm³）。功率密度越高，意味着在相同体积下可输出更多功率，是电源设计中的重要优势指标。
小封装大功率：低功率 DC/DC 转换器的 3D 功率封装技术
低功率、非隔离式 DC/DC 开关稳压器是高性价比解决方案，能够满足对性能提升与功率密度优化的需求。其封装需足够小巧，以与分立元件设计竞争。非隔离式 DC/DC 设计面临的挑战是，在保持小尺寸的同时实现高效率。采用宽带隙（wide bandgap）设计等快速开关技术，可在保证高效率的前提下减小体积。RECOM 通过 “引线框架倒装芯片”（flip-chip-on-lead frame）塑封结构实现高功率密度，且设计中更小的开关电流环路有助于降低电磁干扰（EMI）。
相关视频推荐：《小封装中的大功率》（Big power in small packages），了解如何通过 3D 功率封装提升功率密度。
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医疗领域
医疗应用本质上属于高风险场景，包含电力电子元件的电子设备必须满足极高的安全与可靠性标准。医疗用电源需具备符合医疗场景（如医院等）使用要求的特性。
医疗级 DC/DC 转换器需具备双重患者保护（2MOPP）的加强绝缘、低漏电流，以及大于 8 毫米（mm）的电气间隙与爬电距离。加强绝缘在标准绝缘基础上增加了额外的安全保障，以符合医疗安全标准 ES/IEC/EN60601-1 第三版的要求。高隔离度与低噪声是医疗级 DC/DC 转换器的关键指标 —— 由于这类设备的使用过程中始终涉及患者或操作人员，因此在故障发生时必须保障人员安全。
医疗级 DC/DC 转换器需具备双重患者保护（2MOPP）的加强绝缘、低漏电流，以及大于 8 毫米（mm）的电气间隙与爬电距离。加强绝缘在标准绝缘基础上增加了额外的安全保障，以符合医疗安全标准 ES/IEC/EN60601-1 第三版的要求。高隔离度与低噪声是医疗级 DC/DC 转换器的关键指标 —— 由于这类设备的使用过程中始终涉及患者或操作人员，因此在故障发生时必须保障人员安全。
高端医疗级 DC/DC 转换器
高端医疗级 DC/DC 转换器以人体安全为设计核心，可满足 BF 型（与患者电气连接但不直接接触心脏）或 CF 型（与患者心脏直接电气连接）应用环境的要求，适用于培养箱、超声设备、除颤仪等医疗设备。这类电源符合双重患者保护（2MOPP）标准，具备高隔离度与强绝缘性能；其内部变压器采用加强绝缘设计，可限制可能流向患者的漏电流。
部分医疗级 DC/DC 转换器具备稳压功能，工作电压为 250 伏交流（VAC），部分型号还具备 5 千伏交流（kVAC）至 10 千伏交流（kVAC）/1 分钟的加强绝缘性能，漏电流可低至 2 微安（μA）。部分产品还支持将待机功耗降至毫瓦（mW）级别 —— 例如，采用超小型 SIP7 封装的 1W 转换器，是目前市场上尺寸最小的完整医疗用电源。此外，市场上也提供中功率范围的医疗级 DC/DC 转换器，3.5W、5W、6W 功率型号具备高性价比，提供表面贴装（SMD）和通孔插装（THT）两种封装形式，输入电压范围为 2:1，输出电压根据系列不同可选择 3.3V、5V、9V、12V、15V 或 24V。
部分医疗级 DC/DC 转换器具备稳压功能，工作电压为 250 伏交流（VAC），部分型号还具备 5 千伏交流（kVAC）至 10 千伏交流（kVAC）/1 分钟的加强绝缘性能，漏电流可低至 2 微安（μA）。部分产品还支持将待机功耗降至毫瓦（mW）级别 —— 例如，采用超小型 SIP7 封装的 1W 转换器，是目前市场上尺寸最小的完整医疗用电源。此外，市场上也提供中功率范围的医疗级 DC/DC 转换器，3.5W、5W、6W 功率型号具备高性价比，提供表面贴装（SMD）和通孔插装（THT）两种封装形式，输入电压范围为 2:1，输出电压根据系列不同可选择 3.3V、5V、9V、12V、15V 或 24V。
高性价比医疗级 DC/DC 转换器
这类 DC/DC 转换器具备 250VAC 连续工作的加强绝缘性能，电气间隙与爬电距离大于 8mm，可实现双重患者保护（2MOPP）；部分型号还具备最高 8 千伏直流（kVDC）的扩展加强绝缘性能，适用于高压应用场景。产品涵盖关键医疗应用所需的全部核心特性，同时有效控制成本，提供引脚式和表面贴装式两种封装选择。
DC/DC 转换器的选型考量
隔离式 DC/DC 转换器具备以下优势：
非隔离式 DC/DC 转换器具备以下优势：
- 输入与输出之间的接地隔离，意味着直流电源的接地方案可与输出负载的接地方案不同；
- 设计人员可实现输入与输出之间多种直流电压水平的 “匹配”；
- 若转换器输出端电容极小，可在同一直流母线上安全并联多个隔离式 DC/DC 转换器。
非隔离式 DC/DC 转换器具备以下优势：
- 输入与输出直流电压共地，常见类型包括降压转换器、升压转换器和升降压转换器。
双向 DC/DC 转换器
双向 DC/DC 转换器是汽车、服务器、可再生能源系统等众多新兴应用领域中的新型架构，低电压双向 DC/DC 转换器通常为非隔离式，主要应用于三大领域：汽车、服务器和可再生能源系统。
AC/DC 转换器：基础概述
图 4 中的变压器具备两个 115V 原边绕组，通过输入电压选择开关可实现并联或串联连接；两个 6V 副边绕组串联后，可输出额定 12 伏交流（VAC）电压。该交流电压经桥式整流器（BR）整流后，由输出电容器（C）进行直流滤波，最终输出约 14 伏直流（VDC）的典型电压。该全桥整流器采用标准的四二极管结构。
图 4：非稳压基础型 AC/DC 转换器电源示例（图片来源：参考文献 2）
图 4：非稳压基础型 AC/DC 转换器电源示例（图片来源：参考文献 2）
AC/DC 转换器的应用场景
AC/DC 转换器的应用场景广泛，下文将介绍其主要应用领域。
医疗领域
若电子设备不与患者直接接触，且仅由专业操作人员使用，则归类为 “操作人员保护设备（MOOP）”，通常只需符合实验室环境合规性标准 IEC/60950-1 和 IEC/62368-1（信息技术设备标准）。而医疗电子设计需遵循 “患者保护措施（MOPP）” 标准 —— 这是全球标准组织（包括美国国家标准协会 ANSI、加拿大标准协会 CSA、欧盟（依据 IEC60601-1 标准））通用的电气安全标准，为医疗电气设备设定了基础安全要求。
采用 AC/DC 电源的医疗应用，若具备双重患者保护（2MOPP），可实现最高级别的安全防护。需注意的是，部分电源制造商可能会强调其产品通过医疗认证，但未明确说明是否符合 1MOPP 或 2MOPP 标准。这类紧凑型医疗级电源具备宽范围交流输入、4kVAC 隔离度、低待机功耗、有源功率因数校正（PFC，>0.95）功能，且无需最小负载即可工作。
相关播客推荐：《医疗级 AC/DC 转换器 ——RACM 系列》了解更多细节。
采用 AC/DC 电源的医疗应用，若具备双重患者保护（2MOPP），可实现最高级别的安全防护。需注意的是，部分电源制造商可能会强调其产品通过医疗认证，但未明确说明是否符合 1MOPP 或 2MOPP 标准。这类紧凑型医疗级电源具备宽范围交流输入、4kVAC 隔离度、低待机功耗、有源功率因数校正（PFC，>0.95）功能，且无需最小负载即可工作。
相关播客推荐：《医疗级 AC/DC 转换器 ——RACM 系列》了解更多细节。
自动化领域
自动化是指利用传感器、执行器和反馈技术，实现无需持续人工控制即可自主运行的技术。隔离式本地电源是为传感器 / 反馈 / 执行器控制系统供电的电源架构核心部件。自动化技术用电源包括为传感器、评估单元和执行器提供 AC/DC 电源的设备与模块，可将常规电网电压转换为适合传感器和执行器的电压水平，保障系统可靠运行。这类电源通常采用隔离设计，以避免交叉干扰、接地环路和电位差对自动控制系统造成干扰。
物联网（IoT）与工业物联网（IIoT）
工业物联网作为物联网的子集，共享传感器、连接技术、云平台、数据分析等核心技术。物联网支持分布式智能，以多节点互联的传感器和执行器为核心，强调去中心化控制。通过在特定空间、环境或物体中集成传感器，加入具备通信能力的智能传感器，可构建 “智能” 系统。物联网用电源设计需采用高效率、低待机功耗的 AC/DC 电源，应用场景包括配备大量智能传感器节点的智能办公室，以及能量收集系统等。
下文将探讨物联网应用用市电供电 AC/DC 电源的要求：
相关视频推荐：“什么是物联网？”.
下文将探讨物联网应用用市电供电 AC/DC 电源的要求：
- 低功率：物联网设备通常仅需数瓦（W）功率；
- 小体积：以适配物联网传感器的狭小安装空间；
- 宽负载电流范围：适应物联网节点在活跃模式与休眠模式之间的周期性切换；
- 极低空载功耗：这是 AC/DC 转换器的关键特性；
- 全球认证合规：确保适配国内外商业与工业环境的供电系统；
- 高性价比：物联网大规模部署需大量电源，成本控制至关重要。
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家庭自动化、智能家居与智能办公室
智能互联的智能家居与智能办公室，需要由大量低功率节点、执行器和传感器组成的控制系统，且这些设备通常处于 “常通电” 状态。家庭自动化用高性价比 AC/DC 电源需具备极低的待机功耗（如仅数十毫瓦），以实现对智能建筑基础设施的持续供电；同时需具备超宽输入电压范围，并符合家用安全标准（IEC/EN60335-1）、CE 认证（低电压指令 LVD + 电磁兼容指令 EMC + 有害物质限制指令 RoHS2）及工业安全认证（IEC/EN/UL60950）。
在家庭自动化、智能家居与智能办公室场景中，AC/DC 电源需采用紧凑型设计，以便于在电源板上或板外安装；同时需提供具备加强绝缘的本地直流电源，且具备稳压、短路保护和过载保护功能，以适配智能家居自动化应用。设计人员可选择 1W 至 20W 的转换器以实现灵活安装，或选择 3W 至 30W 的转换器（需适配标准嵌入式墙盒）。
此外，电源还需满足低待机功耗要求：最低可至 35 毫瓦（mW），低于欧盟 ErP 生态设计指令的限制标准。
在家庭自动化、智能家居与智能办公室场景中，AC/DC 电源需采用紧凑型设计，以便于在电源板上或板外安装；同时需提供具备加强绝缘的本地直流电源，且具备稳压、短路保护和过载保护功能，以适配智能家居自动化应用。设计人员可选择 1W 至 20W 的转换器以实现灵活安装，或选择 3W 至 30W 的转换器（需适配标准嵌入式墙盒）。
此外，电源还需满足低待机功耗要求：最低可至 35 毫瓦（mW），低于欧盟 ErP 生态设计指令的限制标准。
工业自动化
工业用 AC/DC 电源转换器常用于电池充电场景。三相交流输入电池充电器的典型功率额定值包括 3.2kW（RMOC3200 系列，直流输入最高 800V）和 5kW（RMOC5000 系列），且支持最高 20kW 的级联扩展；两个系列均提供 24V、36V、48V、72V、96V、110V 的额定输出电压。SD2800 系列适用于额定 44V 或 24V 的三相交流输入，分别可提供 28V（2.8kW）或 14V（1.4kW）的输出。SAB10000 系列可通过三相交流输入（输出 20VDC）或额定 600VDC 直流输入（输出 24VDC）实现 10kW 的电池充电，且具备双向功能，可将电池电量反馈回交流电网。此外，市场上还提供模块化独立式功率因数校正前端，功率额定值包括 800W、1600W、3200W（单相交流输入）和 4kW（三相交流输入），产品形态涵盖 19 英寸机架式、开放式框架、机壳式，也可提供定制化设计。
高功率密度领域
功率密度是衡量单位体积输出功率的指标，在空间受限的应用环境中，功率密度对电源至关重要。在电力电子领域，提升效率是提高功率密度的关键途径，而减小元件尺寸是提升功率密度的有效方法。设计人员应在满足设计需求的前提下，选择尺寸最小的电容器、电感器、变压器和散热器。高端服务器与通信领域的应用，通常需要最高 99% 的效率和 73 瓦 / 立方英寸（W/in³）的高功率密度，AC/DC 转换器在这类场景中有着广泛应用。
工业领域
现代工业对电源的尺寸、占地面积和功率密度有着严格要求。得益于开关控制器、拓扑结构和元件技术的不断进步，AC/DC 电源的功率密度已达到早期设计的两倍。若要在竞争中占据优势，新设计需在安全性、可靠性、效率和性能上实现突破。设计人员需明确所选 AC/DC 转换器在设计中需应对的交流输入电压波动范围。
全球多数工业场景中，市电交流输出电压的额定范围为 100VAC 至 277VAC。AC/DC 转换器需在从满载到轻载甚至空载的整个负载范围内保持高效工作，这一点至关重要。大多数 AC/DC 转换器均通过了 UL/IEC/EN 标准的国际安全认证，并提供认证机构（CB）报告。节能是客户关注的核心需求，许多应用会自动切换至待机模式以降低功耗。
全球多数工业场景中，市电交流输出电压的额定范围为 100VAC 至 277VAC。AC/DC 转换器需在从满载到轻载甚至空载的整个负载范围内保持高效工作，这一点至关重要。大多数 AC/DC 转换器均通过了 UL/IEC/EN 标准的国际安全认证，并提供认证机构（CB）报告。节能是客户关注的核心需求，许多应用会自动切换至待机模式以降低功耗。
测试测量领域
测试测量领域的设备涵盖桌面产品至服务器机架式设备，这类系统的交流输入电压范围通常为额定 90VAC 至 277VAC，部分工业应用场景下电压要求更高。功率范围为 3W 至 20W 的低功率 PCB 板载式 AC/DC 转换器，常被集成到这类系统中；若需更高功率（如 40W 至 550W），设计人员可选择机壳式产品。在测试测量环境中，无风扇设计面临挑战 —— 因此，所选 AC/DC 转换器解决方案需在无强制风冷的情况下，仍能在高温环境下提供有效功率。
目前市场上已推出具备底板冷却功能的 230W 和 550W 产品，且提供符合不同终端应用环境的安全认证，包括 IEC/EN 61010（测量控制设备安全标准）、IEC/EN 62368（音视频及信息技术设备安全标准）、IEC/EN 60601（医疗设备安全标准）和 EN 60335（家用设备安全标准）。AC/DC 转换器需在不增加额外元件的情况下符合电磁兼容（EMC）标准，且所有 AC/DC 设备需具备低市电漏电流 —— 这一指标在测试测量应用（尤其是医疗场景）中至关重要。对测量精度要求较高的应用，需采用低输出噪声的 AC/DC 电源，这一特性可为众多测试测量系统的设计带来便利。
目前市场上已推出具备底板冷却功能的 230W 和 550W 产品，且提供符合不同终端应用环境的安全认证，包括 IEC/EN 61010（测量控制设备安全标准）、IEC/EN 62368（音视频及信息技术设备安全标准）、IEC/EN 60601（医疗设备安全标准）和 EN 60335（家用设备安全标准）。AC/DC 转换器需在不增加额外元件的情况下符合电磁兼容（EMC）标准，且所有 AC/DC 设备需具备低市电漏电流 —— 这一指标在测试测量应用（尤其是医疗场景）中至关重要。对测量精度要求较高的应用，需采用低输出噪声的 AC/DC 电源，这一特性可为众多测试测量系统的设计带来便利。
移动出行与电动出行领域
AC/DC 转换器可为需要 AC-DC 转换的电子设备供电。下文将介绍 AC/DC 转换器在移动出行与电动出行两大领域的应用。
“移动（Mobile）” 与 “移动出行（Mobility）” 的区别：“移动” 特指移动技术与设备，是实现 “移动出行” 的基础；“移动出行” 是涵盖 “移动” 的广义概念，关注所有基础技术与设备的协同工作能力。
“移动（Mobile）” 与 “移动出行（Mobility）” 的区别：“移动” 特指移动技术与设备，是实现 “移动出行” 的基础；“移动出行” 是涵盖 “移动” 的广义概念，关注所有基础技术与设备的协同工作能力。
电动出行（e-Mobility）
电动出行的典型应用包括电动汽车（EV）、各类电动滑板车及类似小型电动交通工具，这类设备需要电池充电器和车载电源转换器，为电机驱动系统和各类辅助设备供电。要实现燃油汽车向电动汽车的转型，需建设更庞大的充电站与充电插座网络。目前，美国道路沿线已部署约 11.36 万个插电式电动汽车充电插座，其中 36% 位于加利福尼亚州。当前行业正积极推进超快充技术研发，目标是将充电时间缩短至 20 分钟以内。
在结构更复杂的产品中，需增加电池维护、能量平衡用双向转换器等功能，因此需要性能稳定的 AC/DC 转换器系列来支撑这类应用。电池维护器（一种用于铅酸电池充电、维护及防止硫化的计算机控制设备）与功率因数前端配合使用，可将谐波失真从 45% 降至 5%，显著提升系统功率因数性能 —— 功率因数是衡量电能利用效率的指标。
电动出行领域的 AC/DC 应用需满足以下要求：结构坚固、可靠性高、使用寿命长、适应广泛环境条件（提供密封防水选项）、具备功率因数校正（PFC）功能、支持电池充电 / 维护、功率额定值≥20kW。高功率 AC/DC 转换器可用于特殊场景，例如：适用于额定 44V 或 24V 三相交流输入，可分别提供 28V（2.8kW）或 14V（1.4kW）输出的 AC/DC 转换器；专为电动出行市场设计的电池充电器 / 维护器（按电池电压分为 <24V、24V、36V、48V、>48V 等类别），其中 24V 类别通常占据电动出行市场营收的 25% 以上。这类 AC/DC 转换器的功率额定值分别为 2kW 和 1kW，具备宽输出工作电压范围，为设计人员提供灵活的应用空间。
此外，该领域部分 AC/DC 转换器配备模块化独立式功率因数校正前端，功率额定值包括 800W、1600W、3200W（单相交流输入）和 4kW（三相交流输入），产品形态涵盖 19 英寸机架式、开放式框架、机壳式；其主要应用场景还包括电动汽车及充电系统，同时可扩展至铁路与交通运输领域。
在结构更复杂的产品中，需增加电池维护、能量平衡用双向转换器等功能，因此需要性能稳定的 AC/DC 转换器系列来支撑这类应用。电池维护器（一种用于铅酸电池充电、维护及防止硫化的计算机控制设备）与功率因数前端配合使用，可将谐波失真从 45% 降至 5%，显著提升系统功率因数性能 —— 功率因数是衡量电能利用效率的指标。
电动出行领域的 AC/DC 应用需满足以下要求：结构坚固、可靠性高、使用寿命长、适应广泛环境条件（提供密封防水选项）、具备功率因数校正（PFC）功能、支持电池充电 / 维护、功率额定值≥20kW。高功率 AC/DC 转换器可用于特殊场景，例如：适用于额定 44V 或 24V 三相交流输入，可分别提供 28V（2.8kW）或 14V（1.4kW）输出的 AC/DC 转换器；专为电动出行市场设计的电池充电器 / 维护器（按电池电压分为 <24V、24V、36V、48V、>48V 等类别），其中 24V 类别通常占据电动出行市场营收的 25% 以上。这类 AC/DC 转换器的功率额定值分别为 2kW 和 1kW，具备宽输出工作电压范围，为设计人员提供灵活的应用空间。
此外，该领域部分 AC/DC 转换器配备模块化独立式功率因数校正前端，功率额定值包括 800W、1600W、3200W（单相交流输入）和 4kW（三相交流输入），产品形态涵盖 19 英寸机架式、开放式框架、机壳式；其主要应用场景还包括电动汽车及充电系统，同时可扩展至铁路与交通运输领域。
移动出行（Mobility）
“移动出行 ” 涵盖电动汽车、残疾人电动滑板车及其他小型移动交通工具，这类交通工具需要电池充电器和车载电源管理系统，为电机和辅助设备供电。该领域 AC/DC 转换器的核心特性包括：结构坚固、使用寿命长、可靠性高、适应极端环境、具备防水密封设计、支持功率因数校正（PFC）、功率额定值可达并超过 20kW。在电池维护场景中，双向功率转换器可用于能量平衡，功率因数前端也是移动出行电源系统的重要组成部分。此外，市场上还提供可根据客户需求调整的工作平台电源设计，以支持新型定制化方案开发。
假冒元件与原装元件的区别
假冒电源元件会给设计工作带来严重隐患：这类元件可能出现故障或完全无法工作，即使能工作，也可能对人员造成伤害甚至引发火灾。无论出现哪种情况，都会严重损害供应商的声誉。
选择合适合作伙伴的重要性
强烈建议采购方通过全球授权分销商购买知名制造商的产品。经验丰富的设计人员与采购人员都清楚，从可靠的分销商和制造商处采购电子元件与电源，是确保终端产品设计具备完整功能、高可靠性和安全性的最佳途径。
参考文献
（1）《Buck、Boost 与 Buck-Boost 转换器入门》，摘自《RECOM DC/DC 知识手册》第 1 章
（2）《线性 AC/DC 电源》，摘自《RECOM AC/DC 知识手册》第 2 章
（2）《线性 AC/DC 电源》，摘自《RECOM AC/DC 知识手册》第 2 章