电机与AC/DC转换原理详解

"这份资料是ROHM公司主办的研讨会材料，主要内容涉及电机的旋转和发电原理，同时也深入讲解了AC/DC转换的基础知识，包括整流方法、变压器方式和开关方式，并探讨了AC/DC转换电路设计的步骤和议题。" 电机的旋转和发电原理： 电机是将电能转化为机械能或反之的设备。其工作基于电磁感应定律，即当电流通过导线时，会在周围产生磁场。同样，变化的磁场也会在导线中产生电流。电机的旋转原理主要由两部分组成：电动机模式和发电机模式。 电动机模式：当直流电（DC）通过电机的定子绕组时，会产生旋转磁场。这个磁场与电机内部的转子磁路相互作用，导致转子开始转动。转子的运动是由于电磁力矩的作用，这个力矩是由定子磁场与转子磁场之间的相对运动产生的。 发电机模式：当电机的转子在外力作用下旋转时，其内部的磁场也在变化。根据法拉第电磁感应定律，这种变化会产生电动势（EMF），导致电流在定子绕组中流动。因此，电机可以作为发电机，将机械能转化为电能。 AC/DC转换的基础： AC/DC转换是将交流电（AC）转换为直流电（DC）的过程，这是电子设备供电的关键步骤。主要有三种基本方法： 1. 整流：通过整流器（如二极管桥式整流器）将交流电压转换为脉动直流电压。半波整流只利用交流电压的一个半周期，而全波整流则利用整个周期，后者输出的直流电压更平滑。 2. 变压器方式：使用变压器调整交流电压至合适水平，然后通过整流器变为直流。这种方式常用于传统的电源适配器，其中变压器用于降压，整流器用于转换。 3. 开关方式（开关电源）：利用高频开关元件（如MOSFET或IGBT）和变压器进行能量转换。通过控制开关元件的占空比，可以调节输出电压，这种方法效率高，体积小。 开关方式的工作机制通常涉及到脉宽调制（PWM），通过改变开关元件的开启时间（占空比）来控制输出电压的平均值，从而实现电压的稳定。 在设计AC/DC转换电路时，需要考虑滤波以减少输出电压的纹波，以及热管理、效率优化和安全标准等议题。这些基本概念对于理解和应用电机驱动系统，以及电源设计至关重要。