AC/DC 和 DC/DC 电源转换器的标准电源解决方案和应用
AC/DC 和 DC/DC 转换器在电子系统设计中的作用
在设计架构中使用高品质的 AC/DC 电源, DC/DC 转换器 和 开关稳压器 具有诸多优势，不仅可以提高最终产品的可靠性，还可以提高最终用户的满意度。医疗, 测试和测量, 工业, 交通, 自动化, 物联网 (IoT)、高功率密度等应用对紧凑型电源设计的需求非常大。
需要通过插座供电的电子设备需要借助高品质 AC/DC 转换器，将 AC 功率输入转换为 DC 功率输出。在绝大多数电子设计架构中，半导体器件通常采用直流电源供电。
DC/DC 转换器通常用于为电压稳定且可调节的器件供电，非常适合输入电源波动或不稳定的情况。这些功率转换器采用高频开关电路设计，与电感器、开关和电容器耦合，可以实现稳定可调节的直流电压输出，并降低系统中的开关噪声。
需要通过插座供电的电子设备需要借助高品质 AC/DC 转换器，将 AC 功率输入转换为 DC 功率输出。在绝大多数电子设计架构中，半导体器件通常采用直流电源供电。
DC/DC 转换器通常用于为电压稳定且可调节的器件供电，非常适合输入电源波动或不稳定的情况。这些功率转换器采用高频开关电路设计，与电感器、开关和电容器耦合，可以实现稳定可调节的直流电压输出，并降低系统中的开关噪声。
DC/DC 转换器概述
降压转换器
降压转换器能够将较高的 DC 输入电压，转换为稳定但较低的 DC 输出电压。参见图 1。
图 1：DC/DC 降压转换器稳压器示例（图像来自参考 1）
降压转换器的关键优势在于其损耗非常低，效率高达 97% 以上。它们的开关频率高达数百 kHz；通过使用较小的电感器可以实现非常高的功率密度，还可以实现快速的瞬态响应能力。当 FET 开关被禁用时，在其开关周期内，输出电平将降至零。使得空载功耗非常低。凭借所有这些优点，使得降压稳压器成为线性电压稳压器的绝佳替代方案。
由于脉冲宽度调制 (PWM) 稳压器需要尽可能小的输出纹波才能够实现稳定的输出调节，导致降压转换器存在不足。这是因为每个开关周期内调节一次。此外，输出纹波将取决于占空比，占空比最大为 50%。在这种情况下，不可能实现低至微伏级的纹波和噪声，而线性稳压器却可以实现这一点。
如果设计者需要“更干净”的电源，可以在降压稳压器之后放置线性稳压器，以发挥两种拓扑的优势。此方案可行，因为线性稳压器电源抑制比 (PSRR) 将大幅降低输出纹波/噪声。
图 1：DC/DC 降压转换器稳压器示例（图像来自参考 1）
降压转换器的关键优势在于其损耗非常低，效率高达 97% 以上。它们的开关频率高达数百 kHz；通过使用较小的电感器可以实现非常高的功率密度，还可以实现快速的瞬态响应能力。当 FET 开关被禁用时，在其开关周期内，输出电平将降至零。使得空载功耗非常低。凭借所有这些优点，使得降压稳压器成为线性电压稳压器的绝佳替代方案。
由于脉冲宽度调制 (PWM) 稳压器需要尽可能小的输出纹波才能够实现稳定的输出调节，导致降压转换器存在不足。这是因为每个开关周期内调节一次。此外，输出纹波将取决于占空比，占空比最大为 50%。在这种情况下，不可能实现低至微伏级的纹波和噪声，而线性稳压器却可以实现这一点。
如果设计者需要“更干净”的电源，可以在降压稳压器之后放置线性稳压器，以发挥两种拓扑的优势。此方案可行，因为线性稳压器电源抑制比 (PSRR) 将大幅降低输出纹波/噪声。
升压转换器
升压转换器功率设计将较低的输入电压转换为稳定可靠的较高输出电压。图 2:
图 2：DC/DC 升压转换器稳压器示例（图像来自参考 1）
升压转换器的优点是，输出电压能够随着标记空间比（高时间和低时间之间的比率）而变化。标记空间比实际就是占空比。例如，50% 的占空比指的是脉宽调制器 (PWM) 信号的电压高时间等于电压低时间，从而使输出电压等于或高于输入电压 VIN。
凭借此特性，升压转换器具有极高的实用价值，例如，将低电池电压输出升高到更高的电压水平。然而，当升压倍率超过输入电压的两到三倍时，反馈的稳定性的稳定性可能会受到影响，难以保持在一个良好的水平。此外，由于输入电流脉冲会基于升压倍率成比例增加，因此将输入电压增加三倍的转换器将会汲取三倍于输入电流的电流。这种脉冲状的输入电流甚至会导致电磁干扰增加，并且在电池输入端引起电压下降。
升压转换器拓扑结构的另一个缺点是，其输出不能关断，除非在输入端串联第二个开关。这是因为单纯禁用 PWM 控制器并不会断开负载与输入的连接。
电源设计师必须意识到，在使用升压转换器时，不应让其输入电压升高到高于输出电压。在这种情况下，PWM 控制器可以使图 3 中的 S1 始终保持断开状态。如此一来，在不进行稳压的情况下，输入和输出直接从 L1 和 D1 连接。如果输入电压高于输出电压，可能会形成高破坏性电流，导致升压转换器及其负载损毁。如果设计者无法避免这种情况，则需要选择一种同时支持降压和升压操作的拓扑结构。
图 2：DC/DC 升压转换器稳压器示例（图像来自参考 1）
升压转换器的优点是，输出电压能够随着标记空间比（高时间和低时间之间的比率）而变化。标记空间比实际就是占空比。例如，50% 的占空比指的是脉宽调制器 (PWM) 信号的电压高时间等于电压低时间，从而使输出电压等于或高于输入电压 VIN。
凭借此特性，升压转换器具有极高的实用价值，例如，将低电池电压输出升高到更高的电压水平。然而，当升压倍率超过输入电压的两到三倍时，反馈的稳定性的稳定性可能会受到影响，难以保持在一个良好的水平。此外，由于输入电流脉冲会基于升压倍率成比例增加，因此将输入电压增加三倍的转换器将会汲取三倍于输入电流的电流。这种脉冲状的输入电流甚至会导致电磁干扰增加，并且在电池输入端引起电压下降。
升压转换器拓扑结构的另一个缺点是，其输出不能关断，除非在输入端串联第二个开关。这是因为单纯禁用 PWM 控制器并不会断开负载与输入的连接。
电源设计师必须意识到，在使用升压转换器时，不应让其输入电压升高到高于输出电压。在这种情况下，PWM 控制器可以使图 3 中的 S1 始终保持断开状态。如此一来，在不进行稳压的情况下，输入和输出直接从 L1 和 D1 连接。如果输入电压高于输出电压，可能会形成高破坏性电流，导致升压转换器及其负载损毁。如果设计者无法避免这种情况，则需要选择一种同时支持降压和升压操作的拓扑结构。
降压-升压（逆变）转换器
降压-升压转换器，又称逆变“反激”转换器，能够将输入电压转换为调节的负输出电压，该电压可以高于或低于该输入电压的绝对值。图 3 显示了降压/升压转换器的简化示意图。
图 3：降压/升压稳压器的简化示意图（图像来自参考 1）
降压/升压转换器有一个突出优势：输入电压可以高于或低于调节的输出电压。此特性非常适合需要从电池获得稳定输出电压的应用，电池的端子电压在 9V 到 14V 之间，实现放电到完全充电。降压/升压转换器可以使光伏电池实现稳定的输出。日照强烈时，太阳能电池能够输出相当高的电压和电流，但在阴天，日照不足时，太阳能电池的输出电压和电流将变得较低。在此类示例中，随着电压/电流关系的变化，降压/升压转换器可以连续调节输入/输出电压比，非常适合最大功率点跟踪 (MPPT)。
降压/升压转换器的最大缺点是存在反向输出电压。与电池搭配使用时，不会产生反向输出电压，因为电池电源可以保持浮动，并且 -VOUT 可以接地，以便提供正向输出电压。另一个缺点是开关 S1 没有接地连接。这意味着 PWM 输出电路中需要安装电平转换器；这会增加设计的成本和复杂性。
图 3：降压/升压稳压器的简化示意图（图像来自参考 1）
降压/升压转换器有一个突出优势：输入电压可以高于或低于调节的输出电压。此特性非常适合需要从电池获得稳定输出电压的应用，电池的端子电压在 9V 到 14V 之间，实现放电到完全充电。降压/升压转换器可以使光伏电池实现稳定的输出。日照强烈时，太阳能电池能够输出相当高的电压和电流，但在阴天，日照不足时，太阳能电池的输出电压和电流将变得较低。在此类示例中，随着电压/电流关系的变化，降压/升压转换器可以连续调节输入/输出电压比，非常适合最大功率点跟踪 (MPPT)。
降压/升压转换器的最大缺点是存在反向输出电压。与电池搭配使用时，不会产生反向输出电压，因为电池电源可以保持浮动，并且 -VOUT 可以接地，以便提供正向输出电压。另一个缺点是开关 S1 没有接地连接。这意味着 PWM 输出电路中需要安装电平转换器；这会增加设计的成本和复杂性。
DC/DC 转换器应用
DC/DC 转换器 在电子领域应用广泛。在本节中，我们将介绍 DC/DC 转换器的主要应用领域。
自动化
一般来说，在 自动化应用 中使用的 DC/DC 电源必须满足隔离要求。避免电源设计与其他器件发生任何干扰。另外，DC/DC 电源需要集成到系统中，注意避免任何可能干扰自动控制系统运行的接地回路或电位差。
例如，自动化中的隔离型 DC/DC 转换器可以断开接地回路。通过这种方式，可以将对噪声敏感的电路部分与噪声源隔离开来。调节和隔离型 DC/DC 转换器可以使用这种隔离方式最大限度地减少电子噪音。选择隔离和调节型 DC/DC 转换器进行电压转换，将能够防止电子噪音，以及对线路浪涌和电压跌落/下降产生抗扰性。
物联网 (IoT) 和工业物联网 (IIoT)
物联网通常面向消费者，而工业物联网是物联网的一个子集，面向工业应用。
物联网和工业物联网是由相互关联的互连对象（在互联网上连接）组成的系统，几乎无需人为干预即可通过无线网络实现数据的收集、共享和传输。这两个系统具有下列特点：分布式智能、无数互连的传感器和执行器以及分散控制。
工业物联网设备产生的数据量较大，而物联网设备产生的数据量相对较小。单涡轮压缩机叶片就是一个工业物联网示例，它每天可以产生超过 500G 数据。
物联网和工业物联网不仅涉及众多互连的设备，还涉及这些设备可以收集的信息。通过这些信息可以挖掘有价值的线索。
为工业物联网传感器（例如监测工业机器状况的传感器）供电时通常使用外壳坚固的 隔离型 DC/DC 转换器 。重型机械的启动和停止可能会出现大功率浪涌；在这种情况下需要使用 3kV 至 4kV 量级的隔离型 DC/DC 转换器，对传感器进行有效保护。
物联网和工业物联网使用一系列可以传递信息的传感器，来创建智能空间、环境/物体。
办公环境就存在物联网应用，此类环境中的区域照明可实现智能功能，可以根据环境光照甚至现场人数调整光线。在物联网中，各种机器能够监控各自的功能，或者在家里根据日常生活进行调整。物联网将自动节省能源，同时为人类提供舒适感。
物联网还需要电力设计师选择同时兼具成本效益和良好功率密度的 DC/DC 电源模块。该领域的应用包括智能办公室，其中遍布智能传感器节点。使用 DC/DC 转换器还可以进行能量采集。
物联网和工业物联网的电源需要在低负荷和满负荷下高效工作。DC/DC 电源专门用于处理快速瞬态和动态负载电流，非常适合此类环境。此类电源必须具有紧凑的外观，安全可靠且需要具有成本效益。与传感器、处理器、无线电和执行器一样，为其供电的这些 DC/DC 电源将无处不在。
观看标题为“什么是‘物联网’”的 video 视频
例如，自动化中的隔离型 DC/DC 转换器可以断开接地回路。通过这种方式，可以将对噪声敏感的电路部分与噪声源隔离开来。调节和隔离型 DC/DC 转换器可以使用这种隔离方式最大限度地减少电子噪音。选择隔离和调节型 DC/DC 转换器进行电压转换，将能够防止电子噪音，以及对线路浪涌和电压跌落/下降产生抗扰性。
物联网 (IoT) 和工业物联网 (IIoT)
物联网通常面向消费者，而工业物联网是物联网的一个子集，面向工业应用。
物联网和工业物联网是由相互关联的互连对象（在互联网上连接）组成的系统，几乎无需人为干预即可通过无线网络实现数据的收集、共享和传输。这两个系统具有下列特点：分布式智能、无数互连的传感器和执行器以及分散控制。
工业物联网设备产生的数据量较大，而物联网设备产生的数据量相对较小。单涡轮压缩机叶片就是一个工业物联网示例，它每天可以产生超过 500G 数据。
物联网和工业物联网不仅涉及众多互连的设备，还涉及这些设备可以收集的信息。通过这些信息可以挖掘有价值的线索。
为工业物联网传感器（例如监测工业机器状况的传感器）供电时通常使用外壳坚固的 隔离型 DC/DC 转换器 。重型机械的启动和停止可能会出现大功率浪涌；在这种情况下需要使用 3kV 至 4kV 量级的隔离型 DC/DC 转换器，对传感器进行有效保护。
物联网和工业物联网使用一系列可以传递信息的传感器，来创建智能空间、环境/物体。
办公环境就存在物联网应用，此类环境中的区域照明可实现智能功能，可以根据环境光照甚至现场人数调整光线。在物联网中，各种机器能够监控各自的功能，或者在家里根据日常生活进行调整。物联网将自动节省能源，同时为人类提供舒适感。
物联网还需要电力设计师选择同时兼具成本效益和良好功率密度的 DC/DC 电源模块。该领域的应用包括智能办公室，其中遍布智能传感器节点。使用 DC/DC 转换器还可以进行能量采集。
物联网和工业物联网的电源需要在低负荷和满负荷下高效工作。DC/DC 电源专门用于处理快速瞬态和动态负载电流，非常适合此类环境。此类电源必须具有紧凑的外观，安全可靠且需要具有成本效益。与传感器、处理器、无线电和执行器一样，为其供电的这些 DC/DC 电源将无处不在。
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工业电源
工业用大功率 DC/DC 转换器
在 工业应用 中，对于叉车和其他物料搬运设备，这些应用使用额定电压为 320V 至 600V 的牵引电池。可提供一系列板载电源，这些电源可通过高压电池产生 24V 或 48V 电压，额定功率为 4kW，并且效率很高。采用 19" 机架安装的产品型号可以采用基板冷却或液体冷却。
在 工业应用 中，对于叉车和其他物料搬运设备，这些应用使用额定电压为 320V 至 600V 的牵引电池。可提供一系列板载电源，这些电源可通过高压电池产生 24V 或 48V 电压，额定功率为 4kW，并且效率很高。采用 19" 机架安装的产品型号可以采用基板冷却或液体冷却。
电动汽车 (EV)
电动汽车充电站
如今，化石燃料日渐枯竭，电动汽车 (EV) 在减少化石燃料依赖方面发挥了极大的作用，将有助于自然资源的可持续发展。
电动汽车的发展主要呈现出以下特征：电池容量更大、充电时间更短、使用寿命更长、功率密度更高。
道路上行使的电动汽车数量正在大幅增加。这些车辆（汽车、公共汽车、卡车等）将需要配套更多的充电站，目前正在城市主要道路和高速公路上以及在当地区域快速部署这些充电站。
电动汽车充电站 的功率水平正在迅速达到几千瓦。具有高隔离度、高绝缘强度的 DC/DC 转换器是电动汽车充电站的关键部分。
DC/DC 转换器通常设计到电动车辆的充电器中。
电动汽车充电器通常采用支持功率隔离的隔离型 DC/DC 转换器。这些转换器具有极高的性价比，采用 1kVDC 隔离型 SIP 封装中。隔离将有助于减少 EMI。
这种类型的 DC/DC 与集成电路 (IC) 一样可以焊接到 PC 卡中。这些转换器具有 5VDC 输入和经过调节的 5VDC 输出电压，可防止短路。它们的功率为 1W。这些设备的温度范围为 -40 ℃ 至 +85 ℃。在电动汽车充电中，该 DC/DC 转换器用于在电动汽车充电器的网络接口区域输出调节功率。该部件可以在电动汽车设备与互联网之间建立通信。
如今，化石燃料日渐枯竭，电动汽车 (EV) 在减少化石燃料依赖方面发挥了极大的作用，将有助于自然资源的可持续发展。
电动汽车的发展主要呈现出以下特征：电池容量更大、充电时间更短、使用寿命更长、功率密度更高。
道路上行使的电动汽车数量正在大幅增加。这些车辆（汽车、公共汽车、卡车等）将需要配套更多的充电站，目前正在城市主要道路和高速公路上以及在当地区域快速部署这些充电站。
电动汽车充电站 的功率水平正在迅速达到几千瓦。具有高隔离度、高绝缘强度的 DC/DC 转换器是电动汽车充电站的关键部分。
DC/DC 转换器通常设计到电动车辆的充电器中。
电动汽车充电器通常采用支持功率隔离的隔离型 DC/DC 转换器。这些转换器具有极高的性价比，采用 1kVDC 隔离型 SIP 封装中。隔离将有助于减少 EMI。
这种类型的 DC/DC 与集成电路 (IC) 一样可以焊接到 PC 卡中。这些转换器具有 5VDC 输入和经过调节的 5VDC 输出电压，可防止短路。它们的功率为 1W。这些设备的温度范围为 -40 ℃ 至 +85 ℃。在电动汽车充电中，该 DC/DC 转换器用于在电动汽车充电器的网络接口区域输出调节功率。该部件可以在电动汽车设备与互联网之间建立通信。
铁路
工业大功率 DC/DC 转换器的一个关键领域应用是 铁路应用。该领域涵盖铁路车辆、车载和轨旁应用、工业应用、高压电池供电应用和分布式电源架构。
在铁路环境中，DC/DC 转换器通常可将直流电池电压转换为更低的电压，供各种控制和供电电路使用。铁路车辆设计有一个直流配电系统，该系统具有电池，一旦发电机发生故障，电池将用于维持电力。
铁路用 DC/DC 转换器必须符合 EN 50155 要求，以确保恶劣的环境条件不会影响其正常运行。潜在的高温、霜冻、振动和机械冲击等恶劣条件可能会对电子组件造成严重损坏。铁路应用中的 DC/DC 转换器将暴露在极其恶劣的环境条件下，在整个使用寿命期间必须始终正常、可靠地工作。
工程师们迫切需要能够承受这些潜在灾难性条件的 DC/DC 转换器，并获得铁路应用认证。
1.2kW、3.5kW 和 4kW DC/DC 转换器具有灵活的输入/输出电压电平，并获得铁路应用批准。该系列也适用于一般工业用途，其具有五种直流输入电压范围，覆盖 16.8V 至 170V 的输入电压，在 24V，48V 或 110V 标称输入电压下分别输出三种直流电压。
在铁路环境中，DC/DC 转换器通常可将直流电池电压转换为更低的电压，供各种控制和供电电路使用。铁路车辆设计有一个直流配电系统，该系统具有电池，一旦发电机发生故障，电池将用于维持电力。
铁路用 DC/DC 转换器必须符合 EN 50155 要求，以确保恶劣的环境条件不会影响其正常运行。潜在的高温、霜冻、振动和机械冲击等恶劣条件可能会对电子组件造成严重损坏。铁路应用中的 DC/DC 转换器将暴露在极其恶劣的环境条件下，在整个使用寿命期间必须始终正常、可靠地工作。
工程师们迫切需要能够承受这些潜在灾难性条件的 DC/DC 转换器，并获得铁路应用认证。
1.2kW、3.5kW 和 4kW DC/DC 转换器具有灵活的输入/输出电压电平，并获得铁路应用批准。该系列也适用于一般工业用途，其具有五种直流输入电压范围，覆盖 16.8V 至 170V 的输入电压，在 24V，48V 或 110V 标称输入电压下分别输出三种直流电压。
高功率密度
DC/DC 转换器的功率密度是输出功率量除以 DC/DC 转换器体积单位。以“瓦特/每立方厘米”衡量功率密度。高功率的一个优势是，在给定的体积实现更大的功率。
小尺寸封装大功率：采用 3D 封装的低功率 DC/DC 转换器
低功率、非隔离型 DC/DC 开关稳压器具有极高的性价比，通过提高功率密度实现更好的性能。这些转换器采用小尺寸封装，完全可以媲美离散设计。非隔离型 DC/DC 设计极具挑战性，既要采用小尺寸设计，又要保持高效率。使用更快的开关技术，如宽带隙设计，有助于在保持高效率的同时减小电源尺寸。
RECOM 采用覆盖成型“引线框架倒装芯片”结构实现 高功率密度。该设计中的开关电流回路较小，因此减小了 EMI。
请观看 YouTube 视频，了解如何通过 3D 电源封装提高功率密度：‘小封装大功率’
面向工业和电动汽车应用的高功率密度 DC/DC 转换器
RP 和 RPA 系列 是板载 DC/DC 转换器，额定功率为 30W 至 240W，功率密度高达 4.5W/cm3。它们是市场上同级别 DC/DC 电源中功率密度最高的产品之一。
这些电源器件之所以可以达到如此高的功率密度，主要原因之一是：在设计中使用了平面变压器，在不影响效率或输出功率的情况下缩减整个封装尺寸。这种构造方式支持完全自动化生产过程，可以实现高可靠性和高性价比。
这两个系列产品非常适合空间受限的工业、测试和测量、运输、铁路应用，以及其他要求 4:1 输入电压范围的苛刻应用，甚至还可以提供 10:1 输入电压范围。
小尺寸封装大功率：采用 3D 封装的低功率 DC/DC 转换器
低功率、非隔离型 DC/DC 开关稳压器具有极高的性价比，通过提高功率密度实现更好的性能。这些转换器采用小尺寸封装，完全可以媲美离散设计。非隔离型 DC/DC 设计极具挑战性，既要采用小尺寸设计，又要保持高效率。使用更快的开关技术，如宽带隙设计，有助于在保持高效率的同时减小电源尺寸。
RECOM 采用覆盖成型“引线框架倒装芯片”结构实现 高功率密度。该设计中的开关电流回路较小，因此减小了 EMI。
请观看 YouTube 视频，了解如何通过 3D 电源封装提高功率密度：‘小封装大功率’
面向工业和电动汽车应用的高功率密度 DC/DC 转换器
RP 和 RPA 系列 是板载 DC/DC 转换器，额定功率为 30W 至 240W，功率密度高达 4.5W/cm3。它们是市场上同级别 DC/DC 电源中功率密度最高的产品之一。
这些电源器件之所以可以达到如此高的功率密度，主要原因之一是：在设计中使用了平面变压器，在不影响效率或输出功率的情况下缩减整个封装尺寸。这种构造方式支持完全自动化生产过程，可以实现高可靠性和高性价比。
这两个系列产品非常适合空间受限的工业、测试和测量、运输、铁路应用，以及其他要求 4:1 输入电压范围的苛刻应用，甚至还可以提供 10:1 输入电压范围。
医疗
医疗应用 存在极高风险。电子设备，尤其是电力电子设备，必须满足非常高的安全性和可靠性标准。医疗电源必须符合医院和其他医疗环境中的强制性标准。
医用级 DC/DC 转换器采用增强隔离技术，支持双重患者保护措施 (2 x MOPP)、低泄漏电流和大于 8mm 的爬电距离/电气间隙距离。增强隔离在标准隔离的基础之上实现更高的安全级别，以便符合医疗安全标准 ES/IEC/EN 60601-1 第三版的要求。
医疗级 DC/DC 转换器必须具有高隔离和低噪声特性。人员、患者或操作员难免与包含此类器件的医疗设备发生接触，因此需要在发生故障时为他们提供保护。
医用级 DC/DC 转换器采用增强隔离技术，支持双重患者保护措施 (2 x MOPP)、低泄漏电流和大于 8mm 的爬电距离/电气间隙距离。增强隔离在标准隔离的基础之上实现更高的安全级别，以便符合医疗安全标准 ES/IEC/EN 60601-1 第三版的要求。
医疗级 DC/DC 转换器必须具有高隔离和低噪声特性。人员、患者或操作员难免与包含此类器件的医疗设备发生接触，因此需要在发生故障时为他们提供保护。
高级医用 DC/DC 转换器
直接接触人体的转换器，必须保证人类绝对安全。此类转换器需要满足 BF（电连接到患者但不直接连接到心脏）或 CF（电连接到患者心脏）类型环境的要求。这些转换器可以用于保温箱、超声波设备或除颤器。这些电源支持双重患者保护措施 2MOPP；满足这一规范可确保高隔离和强大的绝缘能力。内部变压器可实现增强绝缘，还将限制流向患者的泄漏电流量。
一些医用级 DC/DC 转换器经过调节，工作电压为 250VAC。附加规格可满足 5k 至 10kVAC/分钟增强隔离，并且具有 2µA 范围内的低泄漏电流。可使用其他选项将待机功率降低到毫瓦水平。
通过非常紧凑的 SIP-7 封装实现 1W 转换器，这是当今市场上尺寸最小的医用电源产品。
还提供中等功率范围，低成本的 5W、3.5W 和 6W DC/DC 转换器。这些电源具有 SMD 或通孔选项。这些选项包括 3.3V、5V、9V、12V、15V 或 24V。此外提供 2:1 宽输入电压范围。
一些医用级 DC/DC 转换器经过调节，工作电压为 250VAC。附加规格可满足 5k 至 10kVAC/分钟增强隔离，并且具有 2µA 范围内的低泄漏电流。可使用其他选项将待机功率降低到毫瓦水平。
通过非常紧凑的 SIP-7 封装实现 1W 转换器，这是当今市场上尺寸最小的医用电源产品。
还提供中等功率范围，低成本的 5W、3.5W 和 6W DC/DC 转换器。这些电源具有 SMD 或通孔选项。这些选项包括 3.3V、5V、9V、12V、15V 或 24V。此外提供 2:1 宽输入电压范围。
经济型医用 DC/DC 转换器
这些 DC/DC 转换器具有增强隔离，250VAC 连续工作电压，爬电距离/电气间隙大于 8mm，并提供 2 x MOPP。它们还配有高达 8kVDC 的扩展增强隔离，适用于高压应用。
这些转换器具有关键医疗应用所需的所有重要功能，同时降低了这些模块化解决方案的成本。它们提供引脚和表面安装设备。
这些转换器具有关键医疗应用所需的所有重要功能，同时降低了这些模块化解决方案的成本。它们提供引脚和表面安装设备。
DC/DC 转换器选型注意事项
隔离型 DC/DC 转换器可以具有以下优点：
- 隔离输入和输出之间的接地意味着直流电源的接地方案可以与输出上的负载有所不同
- 设计人员将能够“映射”输入端（相对于输出端）上各种不同水平的直流电压
- 如果这些转换器的输出端电容非常低，则可以更容易、更安全地将多个隔离型 DC/DC 转换器并联放置在同一条直流总线上
- 它们的直流输入和输出连接到相同的电位。包括降压、升压或降压-升压 DC/DC 转换器。
双向 DC/DC 转换器
双向 DC/DC 转换器在许多新应用（包括汽车、服务器和可再生能源系统）中是一种相对较新的架构。低压双向 DC/DC 转换器通常是非隔离型。
双向 DC/DC 转换器的三个关键应用是汽车、服务器和可再生能源系统。
双向 DC/DC 转换器的三个关键应用是汽车、服务器和可再生能源系统。
AC/DC 转换器概述
图 4：未稳压 AC/DC 转换器电源示例（图片来自参考 2）
图 4 中的变压器有两个 115V 初级绕组，通过输入电压选择器开关并联或串联。两个串联的 6V 次级绕组产生额定 12VAC 输出，该输出由桥式整流器 BR 整流，然后由输出电容器 C 进行直流平滑。可以提供大约 14VDC 的典型输出电压。全桥整流器采用四个二极管典型配置。
AC/DC 转换器应用
AC/DC 转换器适用于许多关键应用，在本节中，将讨论 AC/DC 转换器的主要应用领域。
医疗
如果电子设备不直接与患者接触并且仅由训练有素的操作者进行处理，则归入 MOOP（对操作者的防护措施）类别，表示这类电子设备通常只需要满足 60950-1 和 62368-1 ITE 标准规定的实验室环境下的要求。
医疗电子设计使用患者保护措施 (MOPP)，这是由全球标准组织制定的电气安全标准 IEC60601-1；这些组织包括美国国家标准协会 (ANSI)、加拿大标准协会和欧盟委员会。MOPP 安全标准规定了医疗电气设备的基本安全要求。
AC/DC 电源 的医疗应用，通过电源供电医疗应用的 2 x 患者保护措施 (MOPP) 安全认证。最高级别的安全保护源于使用 2 x MOPP。请注意，一些电源制造商通常会强调其电源符合医疗批准，但未说明设备符合 1 MOPP 还是 2 MOPP。
这些紧凑型医疗级电源具有通用交流输入电压范围、4kVAC 隔离、低待机功耗、有源 PFC (> 0.95)，并且不需要最小负载。
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医疗电子设计使用患者保护措施 (MOPP)，这是由全球标准组织制定的电气安全标准 IEC60601-1；这些组织包括美国国家标准协会 (ANSI)、加拿大标准协会和欧盟委员会。MOPP 安全标准规定了医疗电气设备的基本安全要求。
AC/DC 电源 的医疗应用，通过电源供电医疗应用的 2 x 患者保护措施 (MOPP) 安全认证。最高级别的安全保护源于使用 2 x MOPP。请注意，一些电源制造商通常会强调其电源符合医疗批准，但未说明设备符合 1 MOPP 还是 2 MOPP。
这些紧凑型医疗级电源具有通用交流输入电压范围、4kVAC 隔离、低待机功耗、有源 PFC (> 0.95)，并且不需要最小负载。
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自动化
自动化是一项使用传感器、执行器和反馈技术的技术，这些技术可以在没有连续控制的情况下发挥作用。隔离型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的一部分。
自动化技术中的电源是指为传感器、评估单元和执行器提供 AC/DC 电源所需的器件和模块。从市政电网提供的电压被转换为适当的电压和功率，该电压和功率需要施加到传感器和执行器，以确保它们在系统中的重要操作。
这些电源通常相互隔离，以便来自交叉干扰、接地回路和电位差的干扰不会对自动控制系统造成干扰。
自动化技术中的电源是指为传感器、评估单元和执行器提供 AC/DC 电源所需的器件和模块。从市政电网提供的电压被转换为适当的电压和功率，该电压和功率需要施加到传感器和执行器，以确保它们在系统中的重要操作。
这些电源通常相互隔离，以便来自交叉干扰、接地回路和电位差的干扰不会对自动控制系统造成干扰。
物联网 (IoT) 和工业物联网 (IIoT)
工业物联网是物联网的一个子集。它们共享传感器、连接、云平台以及分析等通用技术。
借助多个/互连传感器和执行器以及分散控制，物联网可实现分布式智能。传感器是指定空间、环境或物体的一部分，通过增加能够通信的智能传感器，可以将空间、环境或物体“智能化”。
为了向物联网供电，设计者使用具有待机低功耗模式的高效 AC/DC 电源。应用领域包括具有大量智能传感器节点和能量采集功能的智能办公室。
接下来介绍物联网应用对电源供电 AC/DC 电源的要求。
AC/DC 电源需要低功率型号，此类应用通常只需要几瓦的功率。电源的尺寸应该很小，以满足紧凑型物联网传感器的狭小空间限制。AC/DC 电源还应该能够处理负载电流的较大范围变化，因为物联网节点将定期从活动模式切换到睡眠模式。
AC/DC 转换器需要具有“超低空载功耗”这一重要特征。为了在国内外、商业和工业环境中为系统供电，这些 AC/DC 转换器还需要满足全球认证要求。这些电源需要具有极高的性价比，它们的应用非常广泛。观看标题为“什么是‘物联网’”的 视频
借助多个/互连传感器和执行器以及分散控制，物联网可实现分布式智能。传感器是指定空间、环境或物体的一部分，通过增加能够通信的智能传感器，可以将空间、环境或物体“智能化”。
为了向物联网供电，设计者使用具有待机低功耗模式的高效 AC/DC 电源。应用领域包括具有大量智能传感器节点和能量采集功能的智能办公室。
接下来介绍物联网应用对电源供电 AC/DC 电源的要求。
AC/DC 电源需要低功率型号，此类应用通常只需要几瓦的功率。电源的尺寸应该很小，以满足紧凑型物联网传感器的狭小空间限制。AC/DC 电源还应该能够处理负载电流的较大范围变化，因为物联网节点将定期从活动模式切换到睡眠模式。
AC/DC 转换器需要具有“超低空载功耗”这一重要特征。为了在国内外、商业和工业环境中为系统供电，这些 AC/DC 转换器还需要满足全球认证要求。这些电源需要具有极高的性价比，它们的应用非常广泛。观看标题为“什么是‘物联网’”的 视频
家庭自动化、智能家居和智能办公
智能联网的智能家居和智能办公室通常要求控制系统具有大量“始终开启”的低功率节点、执行器和传感器。用于家庭自动化的经济型 AC/DC 电源需要能够以非常低的待机功耗（例如仅几十毫瓦）全天候为智能建筑基础设施供电。这些 AC/DC 电源还必须具有超宽的输入电压范围和完全家用 (IEC/EN60335-1)、CE (LVD+EMC+RoHS2) 和工业安全认证 (IEC/EN/UL60950)。
家庭自动化、智能家居和智能办公室中的 AC/DC 电源需要具有小巧紧凑的尺寸，以便通过组装技术轻松安装在配电板上或配电板外。这些电源还必须能够提供具有增强隔离的本地直流电源，该电源将具有稳定可靠、可调节、防短路和过载保护等特性，用于智能家居自动化应用的供电。
设计者可以使用 1W 到 20W 转换器实施多种安装方案，3W 到 30W 转换器必须安装在标准嵌入式壁挂盒中。
这些 AC/DC 转换器还需要具有低待机功耗：低至 35mW（该值低于 欧盟委员会欧洲生态设计指令 的限制）
家庭自动化、智能家居和智能办公室中的 AC/DC 电源需要具有小巧紧凑的尺寸，以便通过组装技术轻松安装在配电板上或配电板外。这些电源还必须能够提供具有增强隔离的本地直流电源，该电源将具有稳定可靠、可调节、防短路和过载保护等特性，用于智能家居自动化应用的供电。
设计者可以使用 1W 到 20W 转换器实施多种安装方案，3W 到 30W 转换器必须安装在标准嵌入式壁挂盒中。
这些 AC/DC 转换器还需要具有低待机功耗：低至 35mW（该值低于 欧盟委员会欧洲生态设计指令 的限制）
工业自动化
工业用 AC/DC 电源转换器 通常用于电池充电。
三相交流输入电池充电器的额定功率通常为 3.2kW（RMOC3200 系列，直流输入高达 800V）和 5kW（RMOC5000 系列），必须能够级联并达到 20kW。这两个系列都具有 24/36/48/72/96/110 V 标称输出。
SD2800 系列在标称电压为 44V 或 24V 的三相交流输入电压下工作，输出电压分别为 28V 或 14V，功率分别为 2.8kW 和 1.4kW
SAB10000 系列可在三相交流输入（20VDC 输出）或 600VDC 标称输入电压（24VDC 输出）下以 10kW 的功率为电池充电，但同时也支持双向工作，确保电池电荷可以返回到交流电源。
模块化独立功率因数校正“前端”可输出 800W，1600W 和 3200W（单相交流输入）功率和 4kW（三相交流输入）功率。这些产品可提供采用 19" 机架安装、开放式框架或机箱安装的型号，也可根据客户要求定制。
三相交流输入电池充电器的额定功率通常为 3.2kW（RMOC3200 系列，直流输入高达 800V）和 5kW（RMOC5000 系列），必须能够级联并达到 20kW。这两个系列都具有 24/36/48/72/96/110 V 标称输出。
SD2800 系列在标称电压为 44V 或 24V 的三相交流输入电压下工作，输出电压分别为 28V 或 14V，功率分别为 2.8kW 和 1.4kW
SAB10000 系列可在三相交流输入（20VDC 输出）或 600VDC 标称输入电压（24VDC 输出）下以 10kW 的功率为电池充电，但同时也支持双向工作，确保电池电荷可以返回到交流电源。
模块化独立功率因数校正“前端”可输出 800W，1600W 和 3200W（单相交流输入）功率和 4kW（三相交流输入）功率。这些产品可提供采用 19" 机架安装、开放式框架或机箱安装的型号，也可根据客户要求定制。
高功率密度
功率密度是一个用于衡量单位体积功率输出的指标。该指标在电源中非常重要，尤其是在空间有限的区域。
效率是功率电子设备领域的首要问题。提高电源效率可以达到提高功率密度的目的。提高功率密度的一个可靠方法是减小组件尺寸。设计者应尽可能选择小尺寸电容器、电感器、变压器和散热器，以满足设计需求。
高端服务器和电信设备需要最高效率（约 99%）和高功率密度 (73 W/in3)。在此类应用中使用 AC/DC 转换器。
效率是功率电子设备领域的首要问题。提高电源效率可以达到提高功率密度的目的。提高功率密度的一个可靠方法是减小组件尺寸。设计者应尽可能选择小尺寸电容器、电感器、变压器和散热器，以满足设计需求。
高端服务器和电信设备需要最高效率（约 99%）和高功率密度 (73 W/in3)。在此类应用中使用 AC/DC 转换器。
工业
现代工业需要 AC/DC 转换器的尺寸更小、占用空间更少和功率密度更高。随着开关控制器、拓扑结构和组件技术的进步，使得 AC/DC 电源的功率密度翻倍。新设计必须提高安全性、可靠性、效率和性能，才能具有竞争力。
设计者必须清楚 AC/DC 转换器支持的输入电压范围。在西半球国家的大多数行业中，交流电源的输出范围从标称 100VAC 到 277VAC，以便在全球范围内使用。
至关重要的是，AC/DC 转换器在整个负载范围（从满负载到轻负载，甚至到空载）都能有效工作。
大多数 AC/DC 转换器都已通过 UL/IEC/EN 标准的国际安全认证，并附有认证机构 (CB) 报告。节能对客户来说至关重要，许多应用都会自动切换到待机状态，以降低功耗。
设计者必须清楚 AC/DC 转换器支持的输入电压范围。在西半球国家的大多数行业中，交流电源的输出范围从标称 100VAC 到 277VAC，以便在全球范围内使用。
至关重要的是，AC/DC 转换器在整个负载范围（从满负载到轻负载，甚至到空载）都能有效工作。
大多数 AC/DC 转换器都已通过 UL/IEC/EN 标准的国际安全认证，并附有认证机构 (CB) 报告。节能对客户来说至关重要，许多应用都会自动切换到待机状态，以降低功耗。
测试和测量
在测试和测量领域，设备的应用范畴可以从桌面产品到服务器机架安装。此类系统需要交流输入电压，该电压可以从标称 90VAC 到 277VAC，对于某些工业应用，所需电压通常要高出几倍。
经常将功率范围为 3W 至 20W、安装在 PCB 上的低功率 AC/DC 转换器设计到这些系统中。如需更大功率，例如从 40W 到 550W，设计者可以选择机箱安装。
在 测试和测量 环境中，在没有风扇环境的情况下运行通常具有挑战性。针对这种环境选择的所有 AC/DC 转换器解决方案都必须能够在高温环境下提供有效功率而无需强制风冷。
我们推出了新增基板冷却功能的 230W 和 550W 产品。
根据 IEC/EN 61010、IEC/EN 62368、IEC/EN 60601 和 EN 60335 的要求，可获得不同终端应用环境的安全认证。
优质 AC/DC 转换器需要在不使用任何附加组件的情况下满足电磁兼容性 (EMC) 标准。所有 AC/DC 设备都需要具有低电源泄漏电流，这一点在测试和测量应用中至关重要，尤其是在医疗环境中。需要灵敏测量的应用将需要低输出噪声 AC/DC 电源，对于许多测试和测量系统的设计者而言，我们的产品具有显著优势。
经常将功率范围为 3W 至 20W、安装在 PCB 上的低功率 AC/DC 转换器设计到这些系统中。如需更大功率，例如从 40W 到 550W，设计者可以选择机箱安装。
在 测试和测量 环境中，在没有风扇环境的情况下运行通常具有挑战性。针对这种环境选择的所有 AC/DC 转换器解决方案都必须能够在高温环境下提供有效功率而无需强制风冷。
我们推出了新增基板冷却功能的 230W 和 550W 产品。
根据 IEC/EN 61010、IEC/EN 62368、IEC/EN 60601 和 EN 60335 的要求，可获得不同终端应用环境的安全认证。
优质 AC/DC 转换器需要在不使用任何附加组件的情况下满足电磁兼容性 (EMC) 标准。所有 AC/DC 设备都需要具有低电源泄漏电流，这一点在测试和测量应用中至关重要，尤其是在医疗环境中。需要灵敏测量的应用将需要低输出噪声 AC/DC 电源，对于许多测试和测量系统的设计者而言，我们的产品具有显著优势。
交通和电动交通
AC/DC 转换器能够向需要从交流到直流转换过程的电子设备提供电源。在本节中，我们将讨论 AC/DC 转换器在交通和电动交通中的应用。
交通与移动性：“交通”是指交通技术和设备，本质上来讲，它们是实现移动性的“螺母和螺栓”。移动性是交通的保护伞，确保螺母和螺栓内的所有组件是否能够很好地协同工作。
交通与移动性：“交通”是指交通技术和设备，本质上来讲，它们是实现移动性的“螺母和螺栓”。移动性是交通的保护伞，确保螺母和螺栓内的所有组件是否能够很好地协同工作。
电动交通
电动交通的典型应用包括：电动汽车 (EV)、当今市场上非常流行的所有类型的踏板车以及类似的其他小型车辆。这些设备需要用于设备电机驱动和任何辅助设备的电池充电器以及车载电源转换器。
电动汽车要想成功取代汽油车，需要一个更加庞大的充电站和插座网络。以下是快速部署充电站的一个实例：目前美国道路沿线只有大约 113600 个用于插电式电动汽车的充电插座，其中 36% 的充电插座位于加利福尼亚州。
目前正在努力制造速度更快的充电器，以将现有充电时间降至 20 分钟以下。
在更为复杂的产品中，需要增加电池调节等功能以及用于能量平衡的双向转换器。对于此类应用，需要合适的 AC/DC 转换器并要求它们具有稳定的性能范围。
电池调节器（为铅电池充电、维护和防止硫酸化的计算机化设备），以及功率因数“前端”，将减少谐波失真（例如从 45% 到 5%），并显著提高系统功率因数性能。功率因数是一个指标，可衡量电能用于执行有用功的效率。
AC/DC 电动交通应用需要坚固可靠、经久耐用，具有广泛的环境适应能力，以及密封和防风雨、功率因数校正 (PFC)、电池充电/调节能力和 20kW 以上的额定值。
大功率 AC/DC 转换器可用于一些特殊应用。一个典型的实例是具有下列功能的 AC/DC 转换器：能够在标称 44V 或 24V 三相交流输入下工作，输出电压分别为 28V 或 14V，功率分别为 2.8kW 和 1.4kW。
其他 AC/DC 设备是专门为电动交通市场设计的电池充电器/调节器，电动交通市场按低于 24V、24V、36V、48V 以及高于 48V 的电池电压进行分类。24V 细分市场通常占电动交通收入份额的 25% 以上。这些 AC/DC 转换器的额定功率分别为 2kW 和 1kW，具有出色的宽输出工作电压范围，用途广泛。
对于此细分市场中的一些 AC/DC 转换器，将提供模块化独立功率因数校正“前端”，其额定功率分别为 800W，1600W 和 3200 W（单相交流输入）和 4kW（三相交流输入）。其中一些 AC/DC 解决方案适用于 19" 机架安装、开放式框架或机箱安装设计。
此类 AC/DC 转换器在电动交通中的其他关键应用包括电动汽车和电动汽车充电系统，此外还有铁路和交通。
电动汽车要想成功取代汽油车，需要一个更加庞大的充电站和插座网络。以下是快速部署充电站的一个实例：目前美国道路沿线只有大约 113600 个用于插电式电动汽车的充电插座，其中 36% 的充电插座位于加利福尼亚州。
目前正在努力制造速度更快的充电器，以将现有充电时间降至 20 分钟以下。
在更为复杂的产品中，需要增加电池调节等功能以及用于能量平衡的双向转换器。对于此类应用，需要合适的 AC/DC 转换器并要求它们具有稳定的性能范围。
电池调节器（为铅电池充电、维护和防止硫酸化的计算机化设备），以及功率因数“前端”，将减少谐波失真（例如从 45% 到 5%），并显著提高系统功率因数性能。功率因数是一个指标，可衡量电能用于执行有用功的效率。
AC/DC 电动交通应用需要坚固可靠、经久耐用，具有广泛的环境适应能力，以及密封和防风雨、功率因数校正 (PFC)、电池充电/调节能力和 20kW 以上的额定值。
大功率 AC/DC 转换器可用于一些特殊应用。一个典型的实例是具有下列功能的 AC/DC 转换器：能够在标称 44V 或 24V 三相交流输入下工作，输出电压分别为 28V 或 14V，功率分别为 2.8kW 和 1.4kW。
其他 AC/DC 设备是专门为电动交通市场设计的电池充电器/调节器，电动交通市场按低于 24V、24V、36V、48V 以及高于 48V 的电池电压进行分类。24V 细分市场通常占电动交通收入份额的 25% 以上。这些 AC/DC 转换器的额定功率分别为 2kW 和 1kW，具有出色的宽输出工作电压范围，用途广泛。
对于此细分市场中的一些 AC/DC 转换器，将提供模块化独立功率因数校正“前端”，其额定功率分别为 800W，1600W 和 3200 W（单相交流输入）和 4kW（三相交流输入）。其中一些 AC/DC 解决方案适用于 19" 机架安装、开放式框架或机箱安装设计。
此类 AC/DC 转换器在电动交通中的其他关键应用包括电动汽车和电动汽车充电系统，此外还有铁路和交通。
交通
“ 交通” 是指电动汽车 (EV)、残疾代步车和其他小型移动车辆。这些车辆需要电池充电器以及车载电源管理来驱动电机和辅助设备。
该领域 AC/DC 转换器的主要特点是要求 AC/DC 电源解决方案坚固耐用、使用寿命长、可靠性高、环境要求高、防风雨和密封、功率因数校正 (PFC) 以及高达 20kW 及以上的额定功率。
在这个领域，电池调节和调节型双向功率转换器用于能量平衡。功率因数前端也是交通的一部分。
还提供适用于交通应用的工作平台电源设计，并可以根据客户对新设计和定制设计的要求调整该设计。
该领域 AC/DC 转换器的主要特点是要求 AC/DC 电源解决方案坚固耐用、使用寿命长、可靠性高、环境要求高、防风雨和密封、功率因数校正 (PFC) 以及高达 20kW 及以上的额定功率。
在这个领域，电池调节和调节型双向功率转换器用于能量平衡。功率因数前端也是交通的一部分。
还提供适用于交通应用的工作平台电源设计，并可以根据客户对新设计和定制设计的要求调整该设计。
假冒伪劣产品的危害
假冒电源组件 会对设计领域造成严重破坏。这些设备可能出现故障，甚至完全失效。即便可以工作，仍然有可能造成人身伤害甚至引发火灾。这将严重损害供应商的声誉。
谨慎选择合作伙伴
强烈建议买家从知名制造商的全球分销商处购买他们的产品。
睿智的设计者和采购人员都知道，通过值得信赖的分销商和制造商购买电子组件和电源将是最佳途径，以确保功能完备、可靠安全的最终设计。
睿智的设计者和采购人员都知道，通过值得信赖的分销商和制造商购买电子组件和电源将是最佳途径，以确保功能完备、可靠安全的最终设计。