手机充电器如何在恒定输出电压下具有可变的输入电压？

我的基本理解是，变压器可以通过初级绕组和次级绕组的比率来降低电压，因为这是一个比率，因此输出不是恒定的。

因此，我的问题是，像苹果电话充电器（反激式开关电源）这样的充电器如何能够接受100v-240v〜50/60 Hz的输入以产生恒定的5v输出？

上面是苹果手机充电器的假定电路图。

这个恒定的输出电压是反激变压器的作用吗？（我在交流到直流电源方面经验很少），我们将为您提供任何帮助。

现代AC-DC电源分三步完成电压转换。粗略地说，过程如下。

首先，他们将AC整流为DC，因此100 V AC变为约140 V DC，而240 V AC则变为约340 V DC。这是第一步。这是转换器第二级要处理的电压范围。而且此电压在100-120 Hz时具有可怕的纹波。

第二阶段是“斩波器”，将高压DC调制为100 kHz或更高的高频脉冲。有一个控制器IC驱动一对强大的MOSFET，这些MOSFET都装有隔离变压器的初级绕组。正如您所适当指出的，变压器的绕组比是固定的，因此输出脉冲的幅度将与输入DC成正比（即140至340V，不包括来自50/60 Hz初级整流的纹波）。

但是，斩波器也会使这些脉冲具有不同的宽度，这称为PWM-脉宽调制。因此，变压器的输出在通过“中途”二极管整流器整流并用大输出电容器进行平滑处理时，平均而言可以具有可变的幅度：窄脉冲使较低的平均幅度，反之亦然。这是AC-DC转换器的第三阶段。

因此，尽管变压器具有固定的绕组比，但PWM仍允许在相当大的范围内改变整流器的输出，从而适应了固定的变压器比和宽泛的输入电压范围，包括电压纹波。

最终控制和电压稳定是通过使用线性光电隔离器的负反馈机制完成的。如果整流电压过高，则反馈会使控制器IC产生较窄的脉冲，从而使电压下降，反之亦然。这种反馈机制不仅照顾电压，还控制输送到PSU负载的总功率。

变压器如何容忍不对称波形有一些精细的细节，幕后有一些精细的工程技巧，但基本上就是这样。

如果要确定一个负责恒定输出电压的“组件”，那就是“反馈”。

包括反激变压器的正向路径将可控制的功率推向输出。测量输出上的电压，反馈会瞬间要求较小或较大的功率量，以保持电压恒定。

正向路径被设计为能够在输入范围内的任何电压下运行，这需要在设计时稍加注意，但相当简单。

反激式转换器的工作方式是，其输出电压可调节至所需的任何电压，以提供被要求提供的功率。它可以以较大的比例升或降，以使其与输入和输出电压比匹配。

手机充电器除了调节电压外还必须做几件事。它必须将AC转换为DC，大幅降低电压，并在输入和输出之间提供充分的隔离。

由于我们仅关注法规，因此我们考虑使用DC-DC“车载”充电器，该充电器可以在通常高达28V的典型宽电压范围内接受DC，并将其转换为5V。

充电器可能使用快速开关晶体管和二极管在输入电压和地之间快速切换，然后使用LC滤波器使切换平滑并输出平均电压。所得的传递函数为Vout = D * Vin，其中D为PWM占空比。对于合理的输入电压，会有一个“ D”值产生5v。

最简单的形式是通过控制“误差放大器”设置D，将Vout与参考电压进行比较。

在更完善的版本中，修改了PWM电路以抵消Vin的影响，其中两个示例是“前馈”和“电流模式”。在电流模式下，当电感器中的电流达到某个值时，PWM脉冲结束。如果输入电压较高，则会更快达到该值，但输出不会受到影响。

如果将此DC-DC设计“升级”为包括一个变压器，则它会提供流行的“正向”配置，它比反激式更为紧凑和高效，因为变压器可以使用针对变压器使用而优化的磁性部件（铁氧体）和电感器可以使用用于电感器的零件（铁粉）。

反激式转换器中的“变压器”在技术上不是变压器，而是两个耦合的电感器。与变压器不同，它在气隙中存储磁能。储能器在扫描期间通过开关（晶体管）充电，并在反激期间通过二极管放电。源极和负载永远不会同时连接，因此匝数比不适用。

相反，占空比或开/关比才是重要的，因为任何电感器上的平均电压必须为零。该比率容易改变。通常，输出电压由带有反馈的调节器主动调节，即针对负载变化进行稳定调节。

反激转换器利用水平偏转的快速反激（或回扫）为CRT显示生成高压。

编辑：匝数比也很重要，但不是那么重要。