交流电怎么转直流电电源?

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交流电如何转为直流电？这是一个关于电源转换的基本问题。交流电转换为直流电可以通过使用直流稳压电源或者开关电源实现。下面，我将对直流稳压电源进行概要性介绍，并讨论其他类型的电源。

首先，我们看图1。图中左侧，变压器T将交流电输入，左侧一次绕组的电压U1为220Vac，这个电压由火线和零线提供。右侧二次绕组的电压U2通常在6V、9V、12V、15V、......、36V、110V之间选取，图1下方有U2的波形示意图，它依然保持交流电的波形。之后，由D1~D4四只二极管构成的桥式整流器将电压转换为脉动直流电。在一些要求不高的电路中，可以直接使用脉动直流电。但若对电路要求较高，脉动直流电是不够理想的。

为了消除这种脉动现象，我们添加了滤波电容C1，此时的电压波形得到显著改善，但依然存在一定的波纹。波纹的幅值与直流电输出电压的比例称为波纹系数，一般在2%~10%之间。输出电流越大，波纹系数越高，且输出电压的稳定性也受到影响。接着，稳压电路中的晶体管T1和T2起到调整和稳定电压的作用，T2管则用于对输出电压进行采样并与稳压二极管D5上的电压进行比较，以实现对T1管的控制。可变电阻Rw用于调节输出直流电压的幅值。最后，第二只滤波电容C2进一步消除波纹，输出波形成为完美的直流电波形。这种稳压电源在实验室中应用广泛。

图2展示了实验操作台，其内置稳压电源，提供从5V至24V连续可调的直流电。图中年轻人在获取实验数据后准备离开，说明稳压电源在实验室研究中发挥着关键作用。直流稳压电源可以多路配置，形成多电源系统，如图1所示，以供不同电路使用。

图2中的电源用于单片机电路供电，包括5V电源用于单片机供电，±12V用于外部运放电路驱动和出口继电器驱动。图中的变压器有2组15V绕组和1组9V绕组，调整管基极电压直接取自稳压二极管的电压。稳压电源的输出阻抗低，输入阻抗高，非常符合输出驱动的需要。

图3右侧展示了稳压电源的输出伏安特性，最大稳定输出电流为I2，输出电压在最大值I2以下时非常稳定，但在超过I2时电压急剧下降。当输出电流超过最大稳定输出电流一段时间后，电源会发出告警声并自动切断直流电输出，以保护调整管不致过热烧毁。

在实际工程应用中，开关电源被广泛使用。图4展示了开关电源的原理图，其工作原理与稳压电源截然不同。开关电源输出的直流电波纹系数稍大，但结构简单且价格低廉，因此在工控和电控中大量应用。与线性稳压电源相比，开关电源利用切换晶体管在全开和全闭模式之间切换以节省能源，产生废热较少，工作频率高，尺寸小重量轻，且交流转直流的效率也高。然而，开关电源的电路相对复杂，内部晶体管频繁切换，如果不加以处理，可能会产生噪声及电磁干扰影响其他设备。此外，开关电源的功率因数较低。

从实际使用角度出发，直流稳压电源主要在实验室环境使用，对波纹系数要求较高。而开关电源在实际工控和电控中大量应用。值得注意的是，如果使用两台开关电源并列，必须配套使用阻环流二极管以避免电流回路问题。总的来说，这两种电源类型各有优势，在不同应用场合中展现出其独特价值。