交流转直流电路

如今基本每个家用电器都是在直流下工作的，但我们是从发电站获得的交流电，因为交流电在传输上比直流电更高效，减少了能量损失。所以基本每个应用都有着交流转直流转换器电路。

在交流转直流中有两种转换器被广泛使用。

一是传统的变压器线性转换器，它使用了一个简单的二极管桥，电容，稳压器。简单的二极管桥可以用DB107这样的单个半导体设备构成，也可以用4个独立的二极管1N4007构成。另一种转换器则是SMPS，也就是我们常说的开关电源，使用高频的小变压器和一个开关稳压器来提供直流输出。

本项目中，我们将讨论传统变压器的设计，并用简单的二极管和电容来完成交流到直流的转换，同时可选稳压器来稳定输出直流电压。我们会用输入电压为230V的变压器，该转换器的输出为12V 1A。

所需元器件

· 1A 13V的变压器

· 4个1N4007二极管

· 1个额定电压为25V的1000uF电解电容

· LDO（此处使用的是LM2940）

· 万用表来测量电压

电路图及解释

交流转直流的电路很简单。此处变压器用于将230V交流电压降至13V交流。

4个整流二极管用于交流输入整流。1N4007的最大重复反向峰值电压为1000V，正向平均整流电流为1A。这四个二极管用于转换变压器传来的13V交流电。二极管用于桥式变换器，这也是交流转直流中最重要的部分。

滤波电容C1加在桥式变换器后，用于平缓输出电压。

低压差线性稳压器IC1接在最后，用于控制电压输出。

交流转直流电路的原理

降压变压器用于将高交流电压转换为低交流电压。此处的变压器为1A 13V的。然而，实际在有负载的情况下，实际输出会降至12.5到12.7V左右。

二极管桥则由四个二极管组成。二极管是可以将交流转直流的半导体元件。

二极管桥内的电流方向如下图所示。

其中D2和D4阻隔交流的反向峰值，让电流在单一方向上流动。这是一个全桥整流，意味着二极管桥会整流交流信号的正负两峰值。

转换的时候大电容C1会充电，并平缓输出电压。但它输出的仍不是稳定的电压。所以这里就要用到稳压器，LM2940，也就是图中的IC1.

LDO LM2940是一个TO220封装的三引脚设备。LDO代表的是低压降。引脚图如下图。

有的稳压器在输入电压上有限制，这样才能有保证的输出电压。有些线性稳压器标注了输入电压和输出电压间至少要有2V的电压差，也就是为了得到稳定的12V输出，比如得有14V的输入电压。而对于LM2940，规格书中注明输入和输出之间至少要0.5V的电压差。

输出结果如下图万用表所示。

基于变压器交流转直流电路的限制

1.如果输入交流电压有波动或是交流电压大幅下滑，那么输出交流电压也会下滑。所以230V AC转12V DC的转换器不能用于110V的供电线路。为了解决这个问题，需要另一组电路来适应不同的输入电压。

2.要拥有广泛的输入电压范围的话，成本就会变高，因为变压器本身就已经占了整个转换器电路60%的成本。

3.另一个限制就是转换效率低下。变压器加热后会损耗不必要的能量。

4.变压器的重量会增加整个产品的净重。

5.由于变压器的存在，产品需要腾出大量空间给该转换电路。

结论：综上可知，开关电源才是交流转直流的理想高效的选择。