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什么是开关电源开关电源是一种电力转换设备，用于将一种电压转换为另一种电压供应给电子设备使用。
它是现代电子产品中常见的电源之一，具有体积小、效率高、稳定性好等优点。
开关电源主要由三个部分组成，即输入端、控制端和输出端。
输入端接收来自交流电源或直流电源的输入电压，并将其转换为稳定的直流电压。
控制端负责监测输入电压的变化，并通过控制开关管的开关时间来调整输出电压的稳定性。
输出端则将调整后的电压供应给需要的电子设备。
开关电源的工作原理基于开关管的开关控制。
开关管在每个周期内交替地关闭和打开，以使输入电能以高频率进行节拍式调制，然后经过变压器和滤波电路进行转换和滤波，从而得到稳定的输出电压。
由于开关管的开关速度非常快，因此开关电源能够实现高效能的电能转换。
与传统的线性电源相比，开关电源具有明显的优势。
首先，开关电源的效率通常可以达到80%以上，而线性电源的效率只有60%左右。
高效率意味着在相同功率输出条件下，开关电源产生的热量较少，散热要求较低。
其次，开关电源的体积小巧，适用于低功率和便携式电子设备。
另外，开关电源能够稳定输出电压，不受输入电压波动的影响。
开关电源的应用非常广泛。
它被广泛应用于电子产品、计算机、通信设备、工业自动化设备等领域。
在家庭生活中，我们常见的电视、电脑、手机充电器等设备都使用了开关电源。
然而，开关电源也存在一些问题和注意事项。
首先，由于开关电源中存在高频脉冲信号，可能会产生电磁干扰。
为了避免干扰，开关电源需要进行屏蔽处理。
其次，由于开关电源内部的元件结构较为复杂，一旦出现故障，修复起来较为困难。
因此，在使用开关电源时，需要注意保护措施，避免过载、短路等情况的发生。
综上所述，开关电源是一种高效、稳定的电力转换设备，被广泛应用于电子产品和各种设备中。
它的出现使电子设备更加小巧、高效，并提供稳定的电源供应。
然而，使用开关电源需要注意电磁干扰和保护措施，以确保正常使用和安全运行。
开关电源的相关术语知识开关电源是一种将交流电转换为稳定直流电的电子设备，被广泛应用于各个领域，包括电子设备、通信设备、工业控制等。
了解开关电源的相关术语知识对于理解其工作原理和性能具有重要意义。
下面将介绍一些常用的开关电源术语。
1. 输入电压范围（Input Voltage Range）：指开关电源能够正常工作的输入电压范围。
一般来说，开关电源的输入电压范围比较宽，可以适应不同的电源电压。
2. 输出电压（Output Voltage）：指开关电源转换后的输出直流电电压。
开关电源的输出电压通常可以通过电压调节器进行调节，以满足不同设备的需求。
3. 输出电流（Output Current）：指开关电源输出的电流大小。
输出电流的大小取决于设备的功率需求，一般以安培（A）为单位。
4. 输出功率（Output Power）：指开关电源输出的电功率大小。
输出功率等于输出电压乘以输出电流，以瓦特（W）为单位。
5. 效率（Efficiency）：指开关电源将输入电能转换为输出电能的效率。
开关电源的效率越高，能量转换的损耗就越小，通常以百分比表示。
6. 电流纹波（Ripple Current）：指开关电源输出直流电的纹波大小。
电流纹波的大小影响到设备的稳定性，一般以安培（A）为单位。
7. 电压稳定性（Voltage Stability）：指开关电源输出电压的稳定性能。
电压稳定性好的开关电源可以确保设备稳定运行，避免因电压波动而引起的故障。
8. 过载保护（Overload Protection）：指开关电源在输出电流超过额定值时自动切断输出电路的保护功能。
过载保护可以避免因电流过大而损坏设备。
9. 过压保护（Overvoltage Protection）：指开关电源在输出电压超过额定值时自动切断输出电路的保护功能。
过压保护可以避免因电压过高而损坏设备。
10. 短路保护（Short Circuit Protection）：指开关电源在输出电路短路时自动切断电路的保护功能。
开关电源概念基本概念凡是用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变成为另外一形态的主电路叫做开关变换器电路。
在转变时，以自动控制稳定输出并有各种保护环节的电路，称为开关电源。
开关电源是进行AC/DC、DC/DC、DC/AC功率变换的装置。
这些变换由主回路和控制回路两大部分完成。
主回路将输入的交流电传递给负载，它决定开关电路的结构形式，变换要求，功率大小，负载能力等。
控制回路按输入、输出的条件来检测、控制回路的工作状况。
推挽正激式开关电源由于输出电感和续流二极管的作用。
输出电源是连续的。
变换器在开关晶体管导通时经变换器向负载传输能量。
输出功率范围较大。
高频变压器既要起变压器隔离和传输能量的作用。
又起到电感线圈储能的作用。
该电源既能独立使用。
又可相互并联使用。
输入可以是交流电压。
也可以是控制电路以集成的PWM脉宽调制电路为基础组成。
能十分方便实现稳压调节及过压、欠压、限流和关断电源输出等保护控制功能。
直流电压。
应用灵活、运行可靠、能长期稳定地运行于工业环境中。
开关电源通常由六大部分组成如图2.1所示，第一部分是输入电路。
它包含低通滤波和一次整流环节。
220V 交流电经低通滤波和桥式整流后得到未稳压的直流电压V1，此电压送到第二部分进行功率因数校正，其目的是提高功率因数。
第三部分是功率转换，它是由电子开关和高频变压器来完成的，是把功率因数的直流电压变换成受控制的、符合设计要求的高频方波脉冲电压。
第四部分是输出电路，用于将高频方波脉冲电压经整流滤波后变成直流输出。
第五部分是控制电路，输出经过分压采样后与电路基准电压进行比较放大。
第六部分是高频振荡发生器，它产生一种高频波段信号，该信号与控制信号叠加进行脉宽调制达到脉冲宽度调制。
推挽式开关电源的优缺点推挽式开关电源的优点如下：①推挽式开关电源输出电流瞬态响应速度很高，电压输出特性很好。
推挽式开关电源是所有开关电源中电压利用率最高的开关电源。
由于推挽式开关电源中的两个控制开关轮流交替工作，其输出电压波形非常对称，并且开关电源在整个周期之内都向负载提供功率的输出，因此，其输出电流瞬态响应速度很高，电压输出特性很好。
开关电源知识一、开关电源的概念和分类开关电源是一种将交流电转换为直流电供给电子设备使用的电源。
按照输出功率的大小，可以分为小功率开关电源和大功率开关电源。
按照工作方式的不同，可以分为单端开关电源和双端开关电源。
二、开关电源的工作原理1.整流滤波：将输入的交流电通过整流桥变成直流信号，再通过滤波器去除掉残留的交流成分，得到平滑的直流信号。
2.功率因数校正：由于负载变化导致输入功率因数不稳定，需要进行校正。
3.逆变：将直流信号通过高频变压器转换成高频交流信号。
4.输出整形：将逆变后得到的高频交流信号通过输出整形器转换成稳定的直流输出。
三、开关管1. MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）：具有低导通阻抗、高速度等优点，常用于低压、小功率开关电源中。
2. IGBT（绝缘栅双极性晶体管）：具有大功率承载能力、可靠性好等优点，常用于大功率开关电源中。
3. 晶闸管：具有低导通阻抗、高稳定性等优点，常用于直流电机控制中。
四、开关电源的优缺点1. 优点：效率高、体积小、重量轻、稳定性好。
2. 缺点：噪音大、EMI（电磁干扰）严重，需要进行滤波处理。
五、开关电源的应用1. 通讯领域：手机充电器、路由器、交换机等。
2. 工控领域：PLC（可编程逻辑控制器）、伺服驱动器等。
3. 家用电器领域：LED灯带驱动器、音响等。
六、开关电源的故障及维修1. 故障表现：输出电压不稳定，有杂音或噪声等。
2. 维修方法：（1）检查输入端是否接触良好；（2）检查整流桥是否损坏；（3）检查滤波器是否失效；（4）检查输出整形器是否正常工作。
开关电源主要名词解释开关电源1.脉宽调制(Pulse Width Modulation–PWM)开关电源中常用的一种调制控制方式。
其特点是保持开关频率恒定,即开关周期不变,改变脉冲宽度,使电网电压和负载变化时,开关电源的输出电压变化最少。
2.占空比(Duty Cycle Ratio)一个周期T内,晶体管导通时间t oN所占比例。
占空比D=t oN/T。
3.硬开关(Hard Switching)晶体管上的电压(或电流)尚未到零时,强迫开关管开通(或关断),这是开关管电压下降(或上升)和电流上升(或下降)有一个交叠过程,因而,开关过程中管子有损耗,这种开关方式称为硬开关。
4.软开关(Soft Switching)使晶体管开关在其中电压为零时开通,或电流为零关断,从而在开关过程中管子损耗接近于零,这种开关方式称为软开关。
5.谐振(Resonance)谐振是交流电路中的一种物理现象。
在理想的(无寄生电阻)电感和电容串联电路输入端,加正弦电压源,当电源的频率为某–频率时,容抗与感抗相等,电路阻抗为零,电流可达无穷大,这一现象称为串联谐振。
同理,在理想的LC并联电路加正弦电流源时,电路的总导纳为零,元件上的电压为无穷大,称为并联谐振。
电路谐振时有两个重要参数:谐振频率–谐振时的电路频率,w0=1/√LC,称为谐振频率。
特征阻抗–谐振时,感抗等于容抗。
其值为:Zo=√L/C,称为特征阻抗。
当LC串联突加直流电压时,电路中电流按正弦规律无阻尼振荡,其频率即电路的谐振频率,或称振荡频率.6.准谐振(Quasi–Resonance)对于有开关的LC串联电路,当电流按谐振频率振荡时,如果开关动作,使电流正弦振荡只在一个周期的部分时间内发生,电流呈准正弦,这一现象称为准谐振。
同样,在LC并联电路中,借助开关动作,也可获得准谐振。
7.零电压开通(Zero–V oltage–Switching,简称ZVS)利用谐振现象,在开关变换器中器件电压按正弦规律振荡到零时,使器件开通,称为ZVS。
什么是电路中的开关电源它们有什么特点电路中的开关电源是指一类能够通过开关元件控制电能流通的供电设备。
它们在各种电子设备中广泛应用，起到了调节电压、保护电路和实现功率转换的作用。
本文将从开关电源的定义、工作原理和特点三个方面进行探讨。
一、开关电源的定义开关电源是一种将交流电转换为具有稳定直流输出电压的电源设备。
它使用开关管等开关元件进行高频开关，以控制电流和电压的转换，从而实现稳定的输出。
开关电源具有高效率、小尺寸、稳定性好等特点，广泛应用于电子通信、工业自动化、医疗设备等领域。
二、开关电源的工作原理开关电源的工作原理基于开关元件的开关动作。
当开关管处于导通状态时，电流从直流输入端通过开关管流入储能元件（如电感、电容等）进行储能；而当开关管处于断开状态时，储能元件释放储存的能量，电流则通过二极管回路输出。
通过不断重复这个过程，开关电源可以实现稳定的输出电压。
三、开关电源的特点1. 高效率：开关电源利用开关元件进行功率转换，储能元件的能量损耗较小，因此具有较高的转换效率。
2. 稳定性好：开关电源通过反馈电路控制输出电压，能够在负载改变和输入电压波动的情况下，保持输出电压的稳定性。
3. 尺寸小：相较于传统的线性电源，开关电源结构紧凑，器件体积较小，适用于对空间要求较高的场合。
4. 输出电压可调：开关电源通常具有可调节输出电压的功能，用户可以根据需要灵活调节输出电压，提高适用范围。
5. 保护功能强：开关电源内置了过流保护、过温保护、短路保护等功能，能够有效保护电源和被供电设备的安全。
总结：在电子设备中，开关电源扮演着重要的角色。
它们通过开关元件的高频开关，实现了直流输出电压的稳定和调节。
开关电源具有高效率、稳定性好、尺寸小、输出可调和保护功能强等特点，使其在各个领域得到广泛应用。
未来，随着技术的不断发展，开关电源将进一步提升其性能，满足更多应用领域的需求。
1．脉宽调制（Pulse Width Modulation–PWM）开关电源中常用的一种调制控制方式。
其特点是保持开关频率恒定，即开关周期不变，改变脉冲宽度，使电网电压和负载变化时，开关电源的输出电压变化最少。
2．占空比（Duty Cycle Ratio）一个周期T内，晶体管导通时间t oN所占比例。
占空比D=t oN/T。
3．硬开关（Hard Switching）晶体管上的电压（或电流）尚未到零时，强迫开关管开通（或关断），这是开关管电压下降（或上升）和电流上升（或下降）有一个交叠过程，因而，开关过程中管子有损耗，这种开关方式称为硬开关。
4．软开关（Soft Switching）使晶体管开关在其中电压为零时开通，或电流为零关断，从而在开关过程中管子损耗接近于零，这种开关方式称为软开关。
5．谐振（Resonance）谐振是交流电路中的一种物理现象。
在理想的（无寄生电阻）电感和电容串联电路输入端，加正弦电压源，当电源的频率为某–频率时，容抗与感抗相等，电路阻抗为零，电流可达无穷大，这一现象称为串联谐振。
同理，在理想的LC并联电路加正弦电流源时，电路的总导纳为零，元件上的电压为无穷大，称为并联谐振。
电路谐振时有两个重要参数：谐振频率–谐振时的电路频率，w0=1／√LC，称为谐振频率。
特征阻抗–谐振时，感抗等于容抗。
其值为：Zo=√L／C,称为特征阻抗。
当LC串联突加直流电压时,电路中电流按正弦规律无阻尼振荡，其频率即电路的谐振频率,或称振荡频率.6．准谐振（Quasi–Resonance）对于有开关的LC串联电路，当电流按谐振频率振荡时，如果开关动作，使电流正弦振荡只在一个周期的部分时间内发生，电流呈准正弦，这一现象称为准谐振。
同样，在LC并联电路中，借助开关动作，也可获得准谐振。
7．零电压开通（Zero–Voltage–Switching，简称ZVS）利用谐振现象，在开关变换器中器件电压按正弦规律振荡到零时，使器件开通，称为ZVS。
开关电源主要名词解释开关电源1．脉宽调制（Pulse Width Modulation–PWM）开关电源中常用的一种调制控制方式。
其特点是保持开关频率恒定，即开关周期不变，改变脉冲宽度，使电网电压和负载变化时，开关电源的输出电压变化最少。
2．占空比（Duty Cycle Ratio）一个周期T内，晶体管导通时间t oN所占比例。
占空比D=t oN/T。
3．硬开关（Hard Switching）晶体管上的电压（或电流）尚未到零时，强迫开关管开通（或关断），这是开关管电压下降（或上升）和电流上升（或下降）有一个交叠过程，因而，开关过程中管子有损耗，这种开关方式称为硬开关。
4．软开关（Soft Switching）使晶体管开关在其中电压为零时开通，或电流为零关断，从而在开关过程中管子损耗接近于零，这种开关方式称为软开关。
5．谐振（Resonance）谐振是交流电路中的一种物理现象。
在理想的（无寄生电阻）电感和电容串联电路输入端，加正弦电压源，当电源的频率为某–频率时，容抗与感抗相等，电路阻抗为零，电流可达无穷大，这一现象称为串联谐振。
同理，在理想的LC并联电路加正弦电流源时，电路的总导纳为零，元件上的电压为无穷大，称为并联谐振。
电路谐振时有两个重要参数：谐振频率–谐振时的电路频率，w0=1／√LC，称为谐振频率。
特征阻抗–谐振时，感抗等于容抗。
其值为：Zo=√L／C,称为特征阻抗。
当LC串联突加直流电压时,电路中电流按正弦规律无阻尼振荡，其频率即电路的谐振频率,或称振荡频率.6．准谐振（Quasi–Resonance）对于有开关的LC串联电路，当电流按谐振频率振荡时，如果开关动作，使电流正弦振荡只在一个周期的部分时间内发生，电流呈准正弦，这一现象称为准谐振。
同样，在LC并联电路中，借助开关动作，也可获得准谐振。
7．零电压开通（Zero–V oltage–Switching，简称ZVS）利用谐振现象，在开关变换器中器件电压按正弦规律振荡到零时，使器件开通，称为ZVS。
8．零电流关断（Zero–Current–Switching，简称ZCS）同理，当开关变换器的器件电流按正弦规律振荡到零时，使器件关断，称为ZCS。
9．PWM开关变换器（PWM Switching Converler）用脉宽调制方式控制晶体管开关通、断的开关变换器。
它属于恒频控制的硬开关类型。
10．离线式开关变换器（Off–Line Switching Converter）是一种AC／DC变换器，其输入端整流器和平波电容直接接在交流电网上。
11．谐振变换器（Resonant Converter）利用谐振现象，使开关变换器中器件上的电压或电流按正弦规律变化，从而创造了ZVS或ZCS的条件，称为谐振变换器。
分串联和并联谐振变换器两种。
在桥式变换器的输出端串联LC网络，再接变换器和整流器，可得串联谐振DC／DC变换器；在桥式变换器串联LC网络的电容两端并联负载（包括变压器及整流器），可得DC／DC并联谐振变换器。
12．准谐振变换器（Quasi–Resonant Converter）利用准谐振现象，使开关变换器中器件上的电压或电流按准正弦规律变化，从而创造了ZVS或ZCS的条件，称为准谐振变换器。
在单端、半桥或全桥变换器中，利用寄生电感和电容（如变压器漏感、晶体开关管或整流管的结电容）或外加谐振电感和电容，可得相应的准谐振变换器。
谐振参数可以超过两个，例如三个或更多，这时又称为多谐振变换器。
为保持输出电压基本恒定，谐振和准谐振变换器均必须应有变频控制。
13．零开关–PWM变换器（Zero–Switching Converter）在准谐振变换器中，增加一个辅助开关，以控制谐振网络的工作使变换器一周期内，一部分时间按ZCS 或ZVS准谐振变换器工作，另一部分时间按PWM变换器工作，称为ZCS–PWM或ZVS–PWM变换器。
它兼有ZCS（或ZVS）软开关和PWM恒频控制的特点。
这时谐振网络中的电感是与主开关串联的。
14．零过渡–PWM变换器（Zero–Transition Converter）如果将谐振网络与主开关并联，仍用辅助开关控制，则也可得到与ZCS–PWM或ZVS–PWM变换器相同的特点，分别称为ZCT–PWM或ZVT–PWM变换器（ZCT–零电流过渡，ZVT–零电流过渡，ZVT –零电压过渡）。
它本质上仍属于ZCS或ZVS软开关–PWM变换器。
15．移相式全桥ZVS–PWM变换器（Phase–Shift FB ZVS–PWM Conveter）在全桥开关变换器中，利用开关管结电容和变压器漏感（必要时外加谐振元件）的谐振和移相控制驱动脉冲，以实现ZVS的条件，称为移相式全桥ZVS–PWM变换器。
它也是软开关–PWM变换器，适用于大功率、低电压输出。
16．高频开关变换器60年代PWM开关变换器的开关频率为20kHz,所用开关器件为功率双极晶体管。
提高开关频率，可以降低变换器的体积、重量，提高功率密度，控制音频噪声，改善动态响应。
但为了提高开关频率，先决条件是必须有高频功率晶体管。
此外，频率越高，PWM开关（一种硬开关）的开关过程损耗也越大，不能保证高频高效运行。
高频功率MOSFET的广泛应用，使开关变换器高频化有了可能，PWM开关变换器的开关频率提高到30kHz以上。
80年代软开关变换技术的开发，使高频、高效率开关变换器有可能商品化。
例如：准谐振开关电源，开关频率达到1–10MHz，功率密度达到80W／in³（PWM开关变换器受频率限制，功率密度最高为0．5–3W／in³）；移相式全桥ZVS–PWM 变换器，功率250W以上，开关频率可达0．5–1MHz。
但当应用1GBT做开关器件时，开关频率一般只限于20–40kHz。
但有些高频1GBT如1RGBC30U可工作到300kHz。
17．DC／DC开关变换器由直流电源供电时，输送直流功率的开关变换器。
它是开关电源的功率电路，包括功率变换及整流滤波两部分。
其输出电压可低于或高于输入电压。
按输入、输出有无变压器分有隔离、无隔离两类。
无隔离变压器的DC／DC变换器的典型拓扑有：Buck，Boost，Buck–Boost，Cuk，Sepic和Zeta六种。
其中Buck，Boost和Buck–Boost是基本的拓扑。
它们的核心部分是T形（或Y形）开关网络。
注：T形开关网络由功率晶体管S、整流二极管D及电感L组成，不同接法得到不同拓扑，如下表，设T 形网络三个端点标为a，b及c，中点为o，T形网络的输入（ab）端和输出（cb）端分别接直流电源和并有滤波电容的负载。
拓扑名称串联支路oa 并联支路ob 串联支路ocBuck Boost Buck- Boost18．连续导电模式CCM（Continueous Conducting Mode）一周期内电感电流（或传送能量的电容电压）始终大于零。
19．不连续导电模式DCM（Discontinueous Conducting Mode）一周期内上述电量波形不连续。
20．Buck变换器又称降压变换器，由简单的电压斩波加LC滤波电路组成。
CCM时（下同），理论上其稳态电压比V o／V=D﹤1，D为占空比，故输出电压V o小于输入电压V o但输入端电流不连续，而输出端电流连续。
21．Boost变换器又称升压变换器，也是斩波和滤波的组合电路，滤波电感接在输入端。
理论上电压比V o／V i=1／（1–D），故输出电压高于输入电压。
输入电流连续，适合于做有源功率因数校正电路。
但输出电流不连续。
Boost 电路与Buck电路对偶。
22．Buck–Boost变换器由电压斩波器和滤波器组成。
其特点是依靠电感储能，将功率由电源传送到负载。
稳态电压比V o／V i=D ／（1–D），输出电压可高于或低于输入电压，取决于D大于或小于0.5。
输入和输出电流均不连续。
23．Cuk（丘克）变换器Buck–Boost的T形开关网络经过对偶变换可得Cuk变换器的△形（或II形）开关网络。
设△网络的三端标号为a、b、c、（c为共地端），则a c支路接开关S，bc支路接二极管D，a b（串联）支路接电容C。
Cuk 变换器与Buck–Boost变换器对偶，左半部分电路与Boost类似，右半部分电路与Buck类似，左右两部分用电容耦合。
其电压比也是D／（1–D），即输出电压可高于或低于输入电压。
但输出电流连续，输入一般串联电感，因此输入电流也连续。
Cuk电路的特点是靠耦合电容储能，将功率又电源传送到负载，该电容称为能量传送元件。
24．Sepic变换器Sepic变换器左半部分与Boost电路类似，右半部分与Buck–Boost类似，中间以电容（传送能量的元件）耦合，Sepic变换器是Cuk变换器的派生电路。
25．Zeta变换器Zeta变换器也是Cuk变换器的派生电路。
传送能量的元件是电容，与Sepic变换器有类似之处。
但左半部分类似Buck–Boost，而右半部分类似Buck。
26．单端变换器（Single–Ended Converter）电路形式最简单的有隔离变压器的DC／DC变换器。
其主要特征是高频变压器的磁心被单向脉动电流激磁，一周期内磁心中的磁通只在磁滞回线（即B–H回线的第一象限）上变化，因而磁心的磁性能不能充分利用。
按一周期内激磁方向不同，有正激、反激变换器；还有带隔离的Cuk变换器等。
可以有多路输出。
27．（单管）正激变换器（Forward Converter）结构简单的一种单端变换器，本质上是有隔离变压器的Buck变换器，副边输出端除串联一个二极管外，还并联一个续流二极管。
其特点是开关管导通时，能量由原边传送到副边；开关管关断时，副边依靠电感续流。
但两种情况下磁心所受激磁方向相同。
因此必须采取“复位”措施（如变压器加去磁绕组），使一周期内结束时磁通恢复到周期开始时的原位置。
单管正激变换器适用于小功率（几十到几百W），开关管承受电压按2Vi计算。
Vi为输入电压。
28．双管正激变换器（Two–Transistor Forward Converter）正激变换器中有两个开关管与变压器原边绕组串联，同时开通或关断。
变压器原边接法象一个电桥，桥臂对角分别为两个开关管和两个二极管。
桥的输出接变压器原边，副边电路形式和单管正激一样。
其运行模式和桥式变换器完全不同。
由于toff时有去磁电流经过二极管及原边绕组，故无需另设去磁绕组。
双管正激变换器可用于中等功率（1–2kW以下），每管承受电压约为Vi。
两套相同的双管正激变换器副边并联，输入串联或并联，接于AC／DC整流器后，可用于大功率（5–10kW）输出、输入端接AC 400W或220电网的整流输出端。
