交流电是如何出现的？

19世纪末，托马斯爱迪生成功地采用了直流输电的方式点亮了电灯泡，但因为能量损失巨大，所以直流输电的效率非常低。后来尼古拉特斯发明了交流输电，从而取代了直流输电。

交流的诞生

在交流输电的情况下，电压可以很容易地通过变压器进行升压或降压，而且电能可以进行远距离传输。

今天，尽管采用的电压和频率有所不同，但交流输电已被全世界各国普遍采用。供电频率为50Hz或60Hz，供电电压为100V到240V。

直流电源

在交流电出现的同一时代发明了真空管和无线电接收器，但是他们需要使用直流电源才能工作，所以也产生了将交流电转换成直流电的装置，这就是我们今天所说的AC／DC电源。

初期AC／DC电源的整流器电路图

上面这张图是初期AC／DC电源的整流器电路图，由于是在工业用电频率下处理交流电源，采用的笨重而且体积大的降压用变压器和滤波电容器。

电路的工作原理

现在，通过上面这张图来解释这个电路的工作原理。工业交流电从图左侧输入，交流电电压通过图中间的变压器被转换成各种设备所需的电压，然后通过滤波电容器将降压后的交流电转换成直流电。但是，由于只是通过变压器来转换电压，所产生的直流电压可能会因为设备的负载状态而有所波动。

开关电源的出现

由于近年来的设备对于电源的要求是具有高精度并能提供稳定的电压，所以主要采用开关电源电路。

上面这个电路图是今天所使用电源的一个例子，这种电源的典型例子如这里所示的自激式RCC（Ringing Choke Converter：反激自激式变换器）。在这个电路中，通过整流交流电压而获得的直流电压将被转换成几十千赫兹的高频矩形波，再由变压器将电压转换成所需值并再次整流。

开关电源电路的工作原理

我们将通过上面这张图解释这个开关电源电路的工作原理。它与初期AC／DC电路中的方式一样，交流电源将从电路图的左侧输入，共模噪声通过EMI滤波器消除，并且交流电压由桥式整流器和滤波电容器转换为直流电压。然后，通过几千赫兹的Q1高速开关将所合成电压转换为高频率的矩形脉冲波。随后，该脉冲波将被供应至高频变压器，次级侧的输出将通过二极管和滤波电容器进行整流，并将产生的直流电源提供至负载。

直流电源和开关电源区别

直流电源和开关电源对比

下面这张图是初期AC／DC电源电路和今天的AC／DC电源电路的比较，目前的开关电源电路的优点是变压器体积小、输出稳定、效率高。