基本介紹
- 中文名：順向式變換器
- 外文名：forward converter
- 領域：電力
簡介,直流-直流轉換器,電氣隔離,壓器,光電耦合元件,機械式,電容器,霍爾效應,磁致電阻,電氣隔離套用,
簡介
順向式變換器（forward converter）是一種配合變壓器的DC-DC轉換器，輸出電壓可以高於或低於輸入電壓（依變壓器匝數比而定），也可以提供電源和負載之間的電氣隔離。若變壓器有多組二次側繞組，也可以同時提供多組輸出電壓，有些高於輸入電壓，有些低於輸入電壓。
順向式變換器和返馳式變換器都是有變壓器的DC-DC轉換器，兩者的電路看似相近，其實順向式變換器動作原理和返馳式變換器不同。返馳式變換器在開關元件導通時，將能量儲存在變壓器的氣隙中，將開關元件開路時，變壓器提供能量給負載端。返馳式變換器可以視為是二個電感器共用鐵心，而且有端性相反的繞組。
順向式變換器也有變壓器，但是其繞組的極性相同、磁化電感較強，而且沒有氣隙。順向式變換器在開關元件導通時，不會將能量儲存在變壓器中。這裡中的變壓器不像電感，可以儲存許多的能量。在開關元件導通時，能量會直接的流到負載端，並且也在電感器上儲能。順向式變換器的效率比返馳式變換器要高，但是也比返馳式變換器多了一個電感器。
返馳式變換器的輸出電壓理論上是無限大，而順向式變換器的最大輸出電壓會受到變壓器匝數比
的限制：
順向式變換器常用來作100至200瓦特的中型電源供應器。
直流-直流轉換器
直流-直流轉換器（DC-to-DC converter）也稱為DC-DC轉換器，是電能轉換的電路或是機電設備，可以將直流（DC）電源轉換為不同電壓的直流（或近似直流）電源。其功率範圍可以從很小（小的電池）到非常大（高壓電源轉換）。有些直流-直流轉換器的輸出電壓和輸入電壓有相同的參考點，而有些直流-直流轉換器的輸出電壓是和輸入電壓隔離。
電氣隔離
電氣隔離（Galvanic isolation）是指在電路中避免電流直接從某一區域流到另外一區域的方式，也就是在兩個區域間不建立電流直接流動的路徑。雖然電流無法直接流過，但能量或是資訊仍可以經由其他方式傳遞，例如電容、電磁感應或電磁波，或是利用光學、聲學或是機械的方式進行。
電氣隔離常用在二個電路的接地在不同電勢，但彼此需要交換資訊或是能量的場合。電氣隔離因為讓二個電路可以不共用接地導體，可以避免不想要的電流在二個電路之間流動，也就切斷了接地迴路。電氣隔離也用在電氣安全上，避免意外產生的電流流到人員身上，因而造成觸電。
壓器
變壓器靠磁通量互相耦合，一次側和二次側的線圈之間沒有導體使電流可以直接流過（自耦變壓器的一次側和二次側是相連的，因此沒有電氣隔離的功能），依照工業標準，二個線圈之間的電壓差可以高達數千伏特（隔離電壓），而不會有絕緣破壞的情形。磁放大器也是依類似的原理運作。變壓器一般會用來改變交流電壓的大小，而匜數比1:1的隔離變壓器則用在安全相關的套用上。
若二個電氣系統有共同的地點，這二個電氣系統之間就沒有電氣隔離。共同地點一般來說不會（也不應該）連線到機能性的端子上，不過常常會連線到端子上。因此隔離變壓器不會提供GND/earth的端子。
光電耦合元件
機械式
繼電器是用較小電流來控制較大電流的開關，小電流部分的電路通路時會啟動電磁鐵，使大電流部分電路電導通或是斷開，二部分的電路也是隔離的，一般而言繼電器的輸出端允許電流較光電耦合元件要大，但其反應時間比較慢。
接觸器的原理和繼電器類似，而大電流（某些型別可達800安培）部分一般會有多組接點，可以控制交流與直流主迴路，一般會連線電器或是馬達等大型設備。
電容器
霍爾效應
霍爾效應感測器透過電感器，將磁場變化的資訊傳換為電壓。光電耦合元件中的光源壽命是有限的，而霍爾效應感測器無此問題，霍爾效應感測器也不用像變壓器一樣要考慮直流電壓平衡的問題。
磁致電阻
磁耦合器（Magnetocouplers）利用了巨磁阻效應（GMR）將交流訊號轉換為直流訊號。
電氣隔離套用
光電耦合元件常用來將控制電路和輸電網路或是其他高電壓電路隔離，原因可能是因為安全或是保護設備。例如功率半導體多半是用低壓的電路來控制，並透過光電耦合元件來驅動功率半導體，因此低壓電路可以和功率半導體的輸出隔離。
變壓器可以產生一組輸出，其參考點相對於接地點的電壓是浮動的，以避免可能出現的接地迴路。功率級的隔離變壓器可以提升設備的安全性，人員碰到設備後，不會有電流經由人體流到大地。例如電胡刀專用的插頭需要隔離變壓器，這様若電胡刀掉到水中的話，也不會有觸電的情形。
